بررسی تجربی و شبیه‌سازی هیدروفرمینگ لوله‌های دولایۀ آلومینیوم-مس با تغذیۀ محوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران

2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

در کاربردهای خاص نظیر انتقال سیالات خورنده با درجه حرارت بالا که لوله‌های یک‌لایه عملکرد مناسبی ندارند، می‌توان از لوله‌های چندلایه استفاده نمود. برای شکل‌دهی این لوله‌ها فذآیند هیدروفرمینگ استفاده می‌گردد. در مقاله حاضر ابتدا شبیه‌سازی فرآیند شکل‌دهی لولۀ دولایۀ آلومینیوم- مس بااستفاده از روش اجزای محدود با فرض همسانگرد بودن ماده صورت گرفت. سپس با طراحی و ساخت مجموعۀ هیدروفرمینگ لوله باقابلیت کنترل فشار داخلی و تغذیۀ محوری بر نتایج شبیه‌سازی‌های عددی صحه‌گذاری گردید. نتایج نشان دادند در بین سه منحنی بارگذاری خطی، مرحله‌ای و اسپیلاین، منحنی بارگذاری خطی بهترین حالت برای فرآیند شکل‌دهی است. هم‌چنین هیدروفرمینگ لولۀ دولایه از توزیع ضخامت همگن‌تری نسبت به لولۀ یک‌لایه برخوردار است. نتایج تجربی، نتایج به‌دست آمده از شبیه-سازی را که برای پیش‌بینی منحنی بارگذاری استفاده می‌گردد، تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Study and Simulation of Tube Hydroforming Process of Bi-layered Aluminum-Copper with Axial Feeding

نویسندگان [English]

  • Gholamhasan Payganeh 1
  • Keramat Malekzadeh Fard 2
  • Javad Shahbazi Karami 1
  • orang chaeichi 3
1 Shahid Rajaee
2 Maleke Ashtar University of Technology
3 Shahid Rajaee
چکیده [English]

Aluminum alloys, due to their light weight and resistant against corrosion, play a significant role in aviation and automobile industries. Hydroforming process can be used for the formation process of Aluminum alloys. In some applications such as in transferring very high temperature corrosive fluids use of multilayered pipes are recommended. This paper is divided in to two parts: in the first part, formation process of a two layered isotrope Aluminum-Copper pipe is simulated using a 3D finite element method. In the second part, to validate the simulation results, an experimental machine of hydroforming pipe with the capability of controlling the internal pressure and axial feeding is designed and built. Linear loading curve was selected as the best loading curve for the formation process based on a comparison between three different types of loading curves (linear, step-wise, and spline). Also, comparison between thickness distribution of hydroforming of single layer and two layered pipes showed that two-layered pipe has more homogenous distribution. According to the results, wrinkles created befor bulging the pipe playes the role of axial feeding very well and the pipes have better thickness distribution.Experimental results verified simulation outcome that can be used to predict loading curves with a reasonable tolerance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tube hydroforming
  • two-layer connections
  • loading curve
  • Thickness Distribution
  • Finite element simulation

مراجع

1. Apparatus for making wrought metal T's, Google Patents,US 2203868 A.1940.
2. مسلمی نائینی حسن، هاشمی، سیدجلال، لیاقت، غلامحسین، محمدی، مهران، دیلمی عضدی، حامد، «پیش‌بینی تحلیلی کرنش‌ها و تنش‌های حدی در هیدروفرمینگ لوله‌های آلومینیومی ناهمسانگرد»، مهندسی مکانیک مدرس، 14(2)، صص140-133،(2014).
3. Chu, E. and Xu, Y., "Hydroforming of aluminum extrusion tubes for automotive applications. Part I: buckling, wrinkling and bursting analyses of aluminum tubes", International journal of mechanical sciences, Vol. 46, No. 2, pp. 263-283. (2004).
4. Plancak, M., Vollertsen, F. and Woitschig, J., "Analysis, finite element simulation and experimental investigation of friction in tube hydroforming", Journal of materials processing technology, Vol. 170, No. 1, pp. 220-228, (2005).
5. Song, W., Heo, S.C., Kim. J. and Kang, B.S., "Investigation on preformed shape design to improve formability in tube hydroforming process using FEM", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 177, No. 1, pp. 658-662, (2006).
6. Yuan, S., Yuan, W. and Wang, X., "Effect of wrinkling behavior on formability and thickness distribution in tube hydroforming", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 177, No. 1, pp. 668-671, (2006).
7. Chu, E. and Xu, Y., "Influences of generalized loading parameters on FLD predictions for aluminum tube hydroforming", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 196, No. 1, pp. 1-9. (2008).
8. Wang, X., Li, P. and Wang, R., "Study on hydro-forming technology of manufacturing bimetallic CRA-lined pipe", International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 45, No. 4, pp. 373-378, (2005).
9. Islam, M., Olabi, A. and Hashmi, M., "Feasibility of multi-layered tubular components forming by hydroforming and finite element simulation", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 174, No. 1, pp. 394-398, (2006).
10. ASM International: ASM Handbook: Nonferrous Alloys and Special-purpose Materials, Properties and Selection, ASM publications, 10th ed., Vol. 2, (1990).
11. Dohmann, F. and Hartl, C., "Tube hydroforming—research and practical application", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 71, No. 1, pp. 174-186, (1997).
12. Mirzaal, M., Seyedkashi, S.M.H., Liaghat, G.H., Moslemi Naeini, H. and Moon, Y.H., "Application of simulated annealing method to pressure and force loading optimization in tube hydroforming process", International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 55, No. 1, pp. 78-84, (2012).
13. Li, S.H., Yang, Bing., Zhang, Wei-gang., Lin, Zhong-qin "Loading path prediction for tube hydroforming process using a fuzzy control strategy", Materials & Design, Vol. 29, No. 6, pp. 1110-1116, (2008).
14. Yuan, S., Wang, Xiaosong, Liu, Gang and Wang, Z., "Control and use of wrinkles in tube hydroforming", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 182, No. 1, pp. 6-11, (2007).
15. W.-J Song, Kim, Sang-Woo. Kim, Jeong. Kang, Beom-Soo, "Analytical and numerical analysis of bursting failure prediction in tube hydroforming", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 164, No. 1, pp. 1618-1623, (2005).
16. Asnafi, N., "Analytical modelling of tube hydroforming.Thin-Walled Structures", Vol. 34, No. 4, pp. 295-330, (1999).
17. Ghosh, A., Deshmukh, K. and Ngaile, G., "Database for real-time loading path prediction for tube hydroforming using multidimensional cubic spline interpolation", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 211, pp. 150-166, (2011).
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار