پایان نامه درباره شبیه‌سازی، هیدرولیک

قطر سوراخ ورق گیر، Dh 42 83
قطر بلانک، Db 78 130 [do_widget id=kl-erq-2]
شعاع ورق گیر، rh 3 3
شعاع ماتریس، rd 4 5
فاصله بین ورق گیر و ماتریس، G A: 2/2 , B:C:2/1 7/2
از آنجا که یکی از اهداف این پژوهش رفع یک نیاز عملی صنعتی بوده است، در انجام تحقیق سعی شده است تا مسیر فشار حتی المقدور در عمل بسادگی قابل دستیابی باشد. در این راستا، مسیر فشاری که با استفاده از حرکت سنبه در قالب بوجود می آید، مورد استفاده قرار گرفت. در این مسیر، در حین انجام آزمایش ها با حرکت سنبه به درون حفره ماتریس فشار سیال افزایش می یافت و از این طریق فشار مورد نیاز برای شکل دهی تامین می گردید. با این وجود، جهت تامین فشار اولیه پیش بشکه ای از یک واحد هیدرولیکی نیز استفاده شد. بمنظور تنظیم حداکثر فشار، یک شیر کنترل فشار مورد استفاده قرار گرفت. برای بهبود بخشیدن به جریان فلز در حین فرآیند هیدروفرمینگ، ابتدا یک فشار اولیه محدودی در زیر ورق اعمال گردید. سپس همزمان با حرکت سنبه و افزایش فشار درون محفظه ماتریس، ورق به داخل ماتریس کشیده شد. پس از رسیدن فشار سیال به فشار حداکثر، شیر کنترل فشار باز گردید و از آن پس عملیات شکل دهی با فشار ثابت انجام گرفت. بدلیل استفاده از نوع فرآیند هیدروفرمینگ در این پژوهش، آب بندی انجام شده بین ورق گیر و ماتریس از نوع فلز با فلز بوده و از هیچ اورینگی برای آب بندی استفاده نگردید. در نتیجه، از فاصله بین ورق گیر و ماتریس سیال نشت می کرد. از این رو، امکان اعمال فشار اولیه بالا وجود نداشت. در این مجموعه قالب، حداکثر فشار اولیه قابل اعمال MPa2 بود. شکل (4-6) مسیر فشار نمونه اعمالی در این پژوهش را نشان می دهد که در آن مسیر OA، فشار اولیه MPa2 است که بدون حرکت سنبه اعمال گردید. مسیر BC مسیر فشار ثابت و حداکثر فشار اعمالی است که در طی آن سیال از شیر کنترل فشار تخلیه می گردد. مسیر AB مسیر فشار خطی است که شیب آن با تغییر در سرعت سنبه، شکل و ضخامت ورق تغییر می کند. در کل این رساله، جز در حالت بررسی تاثیر سرعت سنبه، این پارامتر ثابت و برابر با mm/min200 در نظر گرفته شد. بنابراین شیب مسیرAB در شکل (4-6- الف) تابع شکل قطعه و ضخامت ورق خواهد بود. از طرفی بدست آوردن مسیر فشار AB یعنی فشار بر حسب کورس امکان پذیر نبود چون مانومتر دیجیتالی استفاده شده مسیر فشار را بر حسب زمان ثبت می نمود. مسیر فشار نمونه اعمالی در آزمایش بصورت فشار بر حسب زمان را می توان مطابق شکل(4- 6- ب) نشان داد. یادآور می گردد که در شکل زمان صفر لحظه آغاز حرکت سنبه می باشد. از این رو، مسیر OA بر روی محور قائم قرار خواهد داشت. جهت معرفی مسیر نشان داده شده در شکل(4-6-الف)، نیاز به تعیین کورس متناظر با نقطه B بوده است. همانگونه که ذکر گردید با داده های مانومتر دیجیتال زمان متناظر با نقطه B در شکل(4-6- ب) معلوم می باشد. با فرض رابطه ساده خطی بین جابجایی و زمان و در یک سرعت معین سنبه مقدار جابجایی متناظر با نقطه B بدست خواهد آمد. در عمل، برای هر قطعه A تا D ورق با ضخامت معین مورد آزمایش قرار گرفت و شیب مربوط به مسیر فشار- جابجایی AB بدست آمد. شکل (4-7) مسیرهای فشار تعریف شده را در فشارهای نهایی مختلف برای قطعه های A، B ، C و D نشان می دهد که در انجام شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. برای دو قطعه B و C بخاطر یکسان بودن هندسه و ضخامت ورق مسیر فشار یکی در نظر گرفته شد.

مسیر فشار نمونه اعمالی در آزمایش

مسیر فشار برای چهار قطعه مخروطی، الف- قطعه A، ب- قطعه های B و C ، ج- قطعه D
برای بررسی دقیق تر تغییرات ضخامت، قطعه مخروطی مطابق شکل (4-8-الف) برش داده شده و منحنی های توزیع ضخامت در امتداد مسیر عمود بر آن مقطع برش تعیین گردیدند. همچنین مسیر یاد شده مطابق شکل(4-8- ب) به نواحی مختلفی تقسیم شده است.

الف- مسیر مشخص شده برای تعیین منحنی های توزیع ضخامت، ب- ناحیه های مورد مطالعه در قطعه
در نتایج شبیه سازی برای قطعه A مشاهده شد که تا فشار بیشینه کمتر از MPa5/12 قطعه مخروطی در ناحیه تماس شعاع نوک سنبه با ورق دچار پارگی می گردد. در این حالت، به دلیل پایین بودن سطح فشار شکل دهی، ورق بخوبی بر روی دیواره ی سنبه جریان نمی یابد، در ناحیه تماس شعاع نوک سنبه با ورق کرنش زیاد ایجاد می شود و فرآیند شکل دهی شبیه فرآیند کشش عمیق سنتی عمل می کند که در نهایت منجر به پارگی قطعه مخروطی می شود. نتیجه تجربی این موضوع را مورد تایید قرار داد. شکل (4-9) مدل شبیه سازی شده و قطعه شکل داده شده A را برای فشار MPa10نشان می دهد. همانطور که در فصل3 بیان شد در شبیه سازی برای پیش بینی پارگی از معیار حداکثر نازک شدگی استفاده شده است و درشکل محل پارگی با توجه به حداکثر کرنش نشان داده شده است.

شکل دهی قطعه A در فشار بیشینه MPa10 و ایجاد پارگی در ناحیه II، (الف) تجربی (ب) شبیه سازی
برای قطعه های B، C وD نتایج شبیه سازی و تجربی نشان داد که پارگی در ناحیه II به ترتیب تا فشار بیشینه کمتر از MPa5/7، 5/17 و 6 بوجود می آید. شکل (4-10) پارگی را در این قطعات نشان می دهد.

پارگی در ناحیه II قطعه های B، C وD به ترتیب از (الف) تا (ج) در فشار بیشینه کمتر از MPa5/7، 5/17و 6
در نتایج بدست آمده از شبیه سازی برای قطعه A مشاهده شد که در مسیرهای فشار بالاتر از فشار بیشینه MPa5/12 قطعه شکل داده می شود ولی توزیع ضخامت در فشارهای بیشینه در قسمت های مختلف قطعه مخروطی متفاوت است. در شکل (4-11) قطعه مخروطی شکل داده شده بر اساس مسیر فشار با فشار بیشینه MPa5/12 همراه با نتیجه بدست آمده از شبیه سازی اجزای محدود مشاهده می شود. اعمال این فشار در انتهای فرآیند سبب شکل گیری قطعه مخروطی شده است اما همانگونه که در شکل ملاحظه می شود، در ناحیه II قطعه تولید شده (ناحیه تماس شعاع نوک سنبه با ورق) عیب نازک شدگی (گلویی شدن) رخ داده است. در اینجا پایین بودن سطح فشار بیشینه باعث بروز این عیب در قطعه گردیده است.

شکل دهی قطعه A در فشار بیشینه MPa5/12 و ایجاد گلویی در ناحیه II (الف) تجربی (ب) شبیه سازی
قطعه های B، C وD به ترتیب در فشار های بیشینه MPa5/7، 5/17 و 6 همراه با عیب نازک شدگی شکل داده شده اند. شکل (4-12) عیب نازک شدگی بوجود آمده در این سه قطعه را با فشار های یاد شده نشان می دهد.

]]>