بررسی آزمایشگاهی و شبیه‏ سازی پارامترهای خم‏کاری بر میزان برگشت فنری لوله در فرآیند خم‏کاری کششی دورانی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 1، دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 36، مرداد 1403، صفحه 1-14   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2023.84485.1204

نویسندگان

مجید الیاسی^{* 1}؛ فرزاد احمدی خطیر²؛ وحید مدانلو³؛ حسین طالبی قادیکلایی⁴

¹دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران.

²دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

³دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

⁴دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران.

چکیده

خم‌کاری لوله‏های آلومینیومی با نسبت خم بحرانی نیازمند به کارگیری روش‌های نوین خم‌کاری می‌باشد. در این پژوهش روش جدیدی از خم‌کاری کششی ‌دورانی با قالب خم انحنای متغیر ارائه شده است. برخلاف روش‌های مرسوم که لوله‌های توخالی با سطح مقطع گرد با یک شعاع ثابت خم می‌شوند، در این روش به صورت تدریجی از یک شعاع بزرگ به شعاع کوچک تغییر شکل می‌دهد. برای تعیین انحنای قالب خم، یک منحنی اینولوت به عنوان معادله مکان هندسی انحنای متغیر قالب خم در نظر گرفته شده است. با توجه به توسعه هیدروفرمینگ لوله­ها، سیال تحت فشار به ­جای مندرل در فرایند خم­کاری کششی دورانی لوله استفاده شده است. برای این منظور یک لوله جدار نازک آلومینیومی از آلیاژ 6063 ( با نسبت قطر به ضخامت برابر 88/13) تهیه شده است. سپس توسط خم‌کاری کششی ‌دورانی در نسبت شعاع خم به قطر 1، 6/1 و انحنای متغیر با زاویه 90 درجه خم گردیده است. تأثیر فشار سیال داخلی و انحنای قالب خم بر میزان برگشت فنری لوله با استفاده از شبیه‌سازی و تست‌های تجربی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در یک فشار ثابت، برگشت‌ فنری لوله خمیده توسط قالب خم شعاع متغیر نسبت به قالب خم شعاع ثابت کمتر می‌باشد. فشار داخلی بر روی برگشت فنری لوله خمیده تأثیر نامحسوسی دارد.

کلیدواژه‌ها

خمکاری؛ قالب شعاع متغیر؛ فشار سیال هیدروفرمینگ؛ برگشت فنری لوله

مراجع

[1] A. Zardoshtian, H. Sabet, and M. Elyasi, "Improvement of the rotary draw bending process in rectangular tubes by using internal fluid pressure," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 95, pp. 697–705, (2018). https://doi.org/10.1007/s00170-017-1255-4

[2] M. Elyasi, M. Paluch, and M. Hosseinzadeh, “Predicting the bending limit of AA8112 tubes using necking criterion in manufacturing of bent tubes,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 88, pp. 3307–3318, (2017). https://doi.org/10.1007/s00170-016-9042-1

 [3] M. Roein, M. Elyasi, and M. J. Mirnia, "Introduction of a new method for bending of AISI 304L stainless steel micro-tubes with micro-wire mandrel," Journal of Manufacturing Processes, vol. 66, pp. 27-38, (2021). https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.03.064

[4] M. Roein, M. Elyasi, and M. J. Mirnia, "Development of bending of AISI 304L micro-tubes with micro-wire mandrel and investigation of its effective parameters," Journal of Manufacturing Processes, vol. 64, pp. 723-738, (2021). https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.02.029

[3] R. Bihamta, Q.-H. Bui, M. Guillot, G. D’Amours, A. Rahem, and M. Fafard, "Global optimisation of the production of complex aluminium tubes by the hydroforming process," CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, vol. 9, pp. 1-11, (2015). https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2015.02.001

[4] Y. He, L. Heng, Z. Zhang, Z. Mei, L. Jing, and L. Guangjun, "Advances and trends on tube bending forming technologies," Chinese Journal of Aeronautics, vol. 25, no. 1, pp. 1-12, (2012). https://doi.org/10.1016/S1000-9361(11)60356-7

[5] L. Heng, K. p. SHI, Y. He, and Y. l. TIAN, "Springback law of thin-walled 6061-T4 Al-alloy tube upon bending," Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 22, pp. s357-s363, (2012). https://doi.org/10.1016/S1003-6326(12)61731-2

[6] X. Xiao, Y. Liao, Y. Sun, Z. Zhang, Y. P. Kerdeyev, and R. Neperish, "Study on varying curvature push-bending technique of rectangular section tube," Journal of Materials Processing Technology, vol. 187, pp. 476-479, (2007). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.11.190

[7] J. Wang and R. Agarwal, "Tube bending under axial force and internal pressure," Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol. 128, no. 2, pp. 598-605, (2006). https://doi.org/10.1115/1.2112987

[8] L. Lăzărescu, "Effect of internal fluid pressure on quality of aluminum alloy tube in rotary draw bending," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 64, pp. 85-91, (2013). https://doi.org/10.1007/s00170-012-3992-8

[9] T. Wen, "On a new concept of rotary draw bend-die adaptable for bending tubes with multiple outer diameters under non-mandrel condition," Journal of Materials Processing Technology, vol. 214, no. 2, pp. 311-317, (2014). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2013.09.019

[10] V. Modanloo, M. Elyasi, H. T. Ghadikolaee, F. A. Khatir, and B. Akhoundi, "The use of MCDM techniques to assess fluid pressure on the bending quality of AA6063 heat-treated tubes," Journal of Engineering Research, in Press, (2023). https://doi.org/10.1016/j.jer.2023.07.012

[11] M. Elyasi, V. Modanloo, H. Talebi Ghadikolaee, F. Ahmadi Khatir, and B. Akhoundi, "Investigating the effect of heat treatment in hydraulic rotary draw bending of AA6063 tubes," Modares Mechanical Engineering, vol. 23, no. 4, pp. 257-264, (2023). https://doi.org/10.22034/mme.23.4.257

[12] H. T. Ghadikolaee, F. A. Khatir, and S. Seddighi, "Numerical-experimental study on the thickness distribution of metallic bipolar plates for PEM fuel cells," Hydrogen, Fuel Cell & Energy Storage, vol. 9, no. 1, pp. 1-18, (2022). https://doi.org/10.22104/ijhfc.2021.5217.1230

[13] H. Mamusi, A. Masoumi, R. Hashemi, and R. Mahdavinejad, "A novel approach to the determination of forming limit diagrams for tailor-welded blanks," Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 22, pp. 3210-3221, (2013).

[14] S. Bagherzadeh, M. J. Mirnia, and B. M. Dariani, "Numerical and experimental investigations of hydro-mechanical deep drawing process of laminated aluminum/steel sheets," Journal of Manufacturing Processes, vol. 18, pp. 131-140, (2015). https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.03.004

[15] D. E, H. H. He, X. Y. Liu, and R. X. Ning, "Spring-back deformation in tube bending," International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, vol. 16, no. 2, pp. 177-183, (2009). https://doi.org/10.1016/S1674-4799(09)60030-3