تاثیر تغییرات ضخامت پیش تولید بر ضخامت قطعات نهایی در فلوفرمینگ با چند غلتک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و استادیار، دانشگاه صنعتی اصفهان; دانشکده مهندسی مکانیک:

2 استاد، دانشگاه صنعتی اصفهان; دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده

از مزایای فرایند فلوفرمینگ دقت بالای محصولات تولید شده با این نوع فرایند است. بیش­تر تحقیقات گذشته به بررسی دقت در قطر داخلی محصول در این فرایند پرداخته­اند و در زمینه دقت در ضخامت محصول تحقیقات چندانی انجام نشده است. در این مقاله روشی ارائه شده است که با آن می­توان تاثیر عواملی مانند ضخامت پیش­تولید را در دقت ضخامت محصول بررسی نمود. در این راستا نیروی غلتک­ها به صورت توابعی از تغییر ضخامت پیش­تولید و خیز مندرل و غلتک شده­اند. با استفاده از این توابع، خیز مندرل و ضخامت نهایی قطعه در محیط آن محاسبه شده و نشان داده شده است که تغییرات ضخامت در پیش­تولید باعث تغییرات ضخامت با همان توزیع در قطعه نهایی می­شود ولی دامنه تغییرات ضخامت کاهش می­یابد. در این مورد نتایج تجربی نیز بررسی شدند که نتایج مشابهی را ارائه می­دهند. همچنین نیروهای اعمالی به مندرل با تغییر ضخامت پیش­تولید بررسی شده و نشان داده شده است که به مندرل نیروهای متناوبی مشابه توزیع ضخامت در پیش­تولید وارد می­شود. همچنین نشان داده شده است که فلوفرمینگ با سه غلتک نسبت به فلوفرمینگ با دو غلتک، محصولی با ضخامت یکنواخت­تر تولید می­نماید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of Pre-Form Thickness Variations on Product Thickness Accuracy in Multi-Rollers Flow-Forming

نویسندگان [English]

  • Reza jafari Nodoshan 1
  • Mahmood Farzin 2
چکیده [English]

An advantage of the flow-forming process is high accuracy of products. Most researches in the past decades studied product diametric accuracy but to the authors’ knowledge, they investigated rarely thickness accuracy. In this paper, a procedure is proposed to predict effects of the process parameters such as pre-form thickness variation and mandrel and rollers stiffness on product thickness accuracy. For this purpose, rollers forces are calculated as a function of pre-form thickness variation and mandrel and rollers deflections. Using this function, product thickness variation and mandrel deflection are calculated and it is concluded that pre-form thickness variation causes product thickness variation with similar distribution but the amount of variation largely decreases. The experiments also verify this prediction.
In addition, the applied force to the mandrel is investigated and it is also concluded that a periodic force with similar distribution to the pre-form thickness is applied to the mandrel. Finally, it is shown that flow-forming with three rollers produce more accurate products than a two rollers case.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flow-forming
  • product accuracy
  • pre-form thickness variation
  • mandrel and roller deflection

مراجع

[1] Davidson, M. J.; Balasubramanianb, K.; Tagore, G.R.N.; “Experimental Investigation on Flow-Forming of AA6061 Alloy-a Taguchi Approach”, journal of materials processing technology, Vol. 113, p.p. 283–287, 2008.
[2] Hayama, M.; “Theoretical Study of Tube Spinning” Bulletin of the Faculty of Engineering, Yokohama National Univ., Vol. 15, p.p. 33-48, 1966.
[3] Hayama, M.; Kudo, H.; “Analysis of diametrical growth and working forces in tube spinning”, Bulletin of Japan Society of Mechanical Engineers, vol. 22, p.p. 776–784, 1979.
[4] Hua, F.A.; Yang, Y.S.; Zhang, Y.N.; Guo, M.H.;Tong, W.H.; Hu, Z.Q.; “Three-Dimensional Finite Element Analysis of Tube Spinning”, Journal of Materials Processing Technology,Vol. 168, p.p. 68–74, 2005.
[5] Kemin, X.; Yan, L.; Yan, L.; Kezhi, L.; “A Study of the Rational Matching Relationships Amongst Technical Parameters in Stagger Spinning”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 69, p.p. 167-171, 1997.
[6] Kemin, X.; Zhen, W.; Yan, L.; Xianming, L.; “Elasto-Plastic FEM Analysis and Experimental Study of Diametral Growth in Tube Spinning”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 69, p.p. 172-175, 1997.
[7] Kezhi, L.; Nanhai, H.; Yan , L.; Kemin, Xue.; “Research on the Distribution of the Displacement in Backward Tube Spinning”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 79, p.p. 185–188, 1998.
[8] Kobayashi, S.; Thomsen, E.G.; “Theory of Spin Forging”, Journal of Engineering for Industry, vol. 81 p.p. 485–495, 1961.
[9] Ma, Z. E.; “Optimal Angle of Attack in Tube Spinning”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 37, p.p. 217–280, 1993.
[10] Mohan, T. R.; Misra, R.; “Studies on Power Spinning of Tubes”, International Journal of Production Research, Vol. 10, p.p. 351–364, 1970.
[11] Mohebbi, M.S.; Akbarzadeh, A.; “Experimental Study and FEM Analysis of Redundant Strains in Flow Forming of Tubes”, Journal of Materials Processing Technology, 2008.
[12] Park, J. W.; Kim, Y.H.; Bae, W.B.; “Analysis of tube spinning processes by the upper bound stream function method”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 66, p.p. 195–203., 1997
[13] Paunoiu, V.; Nicoara, D.; Teodorescu, M.; “A General Upper Bound Method for Forces Calculation in Tube Spinning Process”, Advanced Technology of Plasticity, vol. 1,p.p. 19–24, 1999.
[14] Rajan, K.M.; Narasimhan, K.; “An Investigation of the Development of Defects During Flow Forming of High Strength Thin Wall Steel Tubes” PFANF8 ,Vol. 5, p.p. 69-76., 2001.
[15] Roy , M.J.; Klassen, R.J.; Wood, J.T.; “Evolution of Plastic Strain During a Flow Forming Process”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, p.p. 1018–1025, 2009.
[16] Sarenac, M.; “Stiffness of Machine Tool Spindle as a Main Factor for Treatment Accuracy” The scientific journal FACTA UNIVERSITATIS Series: Mechanical Engineering Vol.1, No 6, p.p. 665 – 674, 1999.
[17] Singhal, R.P.; Saxena, P.K.; Prakash, R.; “Estimation of Power in the Shear Spinning of Long Tubes in Hard-to-Work Materials”, Journal of Material Processing Technology, Vol. 23, p.p. 29-40, 1990.
[18] Wong, C.C.; Lin, J.; Dean, T.A.; “Effects of Roller Path and Geometry on the Flow Forming of Solid Cylindrical Components”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 167, p.p. 344-353, 2005.
[19] Wong, C.C.; Lin, J.; Dean, T.A.; “Incremental Forming of Solid Cylindrical Components Using Flow Forming Principles”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 60, p.p. 153–154, 2004.
[20] Xu , Y.; Zhang , S.H.; Li, P.; Yang, K.; Shan, D.B.; Lu, Y.; “3D Rigid-Plastic FEM Numerical Simulation on Tube Spinning”, Journal of Materials Processing Technology , Vol. 113, p.p. 710–713, 2001.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار