مطالعه تجربی و شبیهسازی اجزای محدود برای تعیین پنجره شکلدهی لولههای آلومینیومی 6063-O در فرآیند هیدروفرمینگ گرم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم و فنون مازندران

2 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 صنعتی نوشیروانی بابل مدیر گروه ساخت و تولید

چکیده

در سال‌های اخیر آلیاژهای آلومینیوم و منیزیوم به‌دلیل نسبت استحکام به وزن بیشتر در مقایسه با فولادها، مورد توجه محققان و مهندسان قرار گرفته ‌است. محدودیت اصلی آلیاژهای یادشده، شکل‌پذیری پایین در دمای محیط می‌باشد. برای غلبه بر این محدودیت، محققان نشان دادهاند که شکل‌پذیری آلیاژهای آلومینیوم در دماهای بالا افزایش می‌یابد. هیدروفرمینگ لوله به عنوان یکی از فرآیند‌های نوین شکل‌دهی فلزات شناخته می‌شود که در آن، فشار داخلی سیال و نیروی محوری به طور همزمان به لوله اعمال می‌شود. در این پژوهش، شکل‌پذیری لوله آلومینیومی آنیل شده 6063 در فرآیند هیدروفرمینگ گرم بررسی شده است. تاثیر فشار و تغذیه محوری در دماهای مختلف بر روی توزیع ضخامت، فشار پارگی و ارتفاع بالج مربوطه به صورت تجربی و عددی مطالعه شده است. به منظور پیش‌بینی عددی لحظه شکست در فرآیند، از سه معیار شتاب (مشتق دوم) کرنش پلاستیک معادل، شتاب کرنش اصلی بزرگ و شتاب کرنش در راستای ضخامت استفاده ‌شد. علاوه بر آن، از روش هندسی برای تعیین چروک در شبیه‌سازی استفاده گردید. با مقایسه نتایج بدست آمده، تطابق قابل قبولی بین نتایج تجربی و شبیه‌سازی بدست آمد. با انجام شبیه‌سازی اجزای محدود و آزمایش‌های تجربی، پنجره‌های شکل‌دهی لوله آلومینیومی 6063 آنیل شده در دو دمای °C25 و °C 250 به‌دست آمد. با توجه به پنجره شکل‌دهی در دمای C°25 نسبت به دمای C°250 ، بازه اعمال فشار در محدوده ایمن تقریبا دو برابر می‌باشد اما بازه تغذیه محوری تقریبا نصف می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study and finite element simulation for determining the forming window of 6063-O aluminum tube in warm hydroforming process

نویسندگان [English]

  • Ali Taheri Ahangar 1
  • mohammad bakhshi jooybari 2
  • Seyed Jamal Hosseinipour 2
  • Hamid Gorji 3
1 Mazandaran University of Science and Technology
3 Babol Noshirvani University of Technolog
چکیده [English]

In recent years, aluminum and magnesium alloys have attracted the attention of researchers and engineers due to higher strength to weight ratio, compared with steels. The main limitation of these alloys is the low formability at room temperature. In order to overcome this limitation, researchers have shown that the formability of aluminum alloys increases at high temperatures. Tube hydroforming is known as a novel metal forming process in which the fluid internal pressure and the axial force are applied simultaneously to the tube. In this study, the formability of 6063 annealed aluminum tube has been investigated in warm tube hydroforming process. The effects of pressure and axial feed on the thickness distribution, bursting pressure and the respecting bulge height at different temperatures have been studied experimentally and numerically. In order to numerically predict the onset of fracture in the process, three criteria, namely equivalent plastic strain acceleration (second derivative), major strain acceleration, and thickness strain acceleration were used. Moreover, a geometrical method was adopted in the simulation to determine the wrinkling. By comparing the results, there was an acceptable accordance between experimental and simulation results. By using experimental tests and finite element simulation, the process windows of the 6063 annealed aluminum tube were obtained at the temperature of 25 °C and 250 °C. According to the process window obtained at 25 °C compared with the one obtained at 250 °C, the pressure interval in the safe zone is about twice but the axial feed interval becomes nearly half.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tube hydroforming
  • Warm hydroforming
  • 6063 aluminum alloy
  • Forming window