Title of article :
Prediction of Residual Stresses for a Hollow Product in Cold Radial Forging Process
Author/Authors :
Poursina, M Department of Mechanical Engineering - University of Isfahan, Iran , Alijani Renani, H Department of Mechanical Engineering - University of Isfahan, Iran , Ghasemi, B Department of Mechanical Engineering - Khomeini shahr Azad University, Iran
Abstract :
Radial forging is an open die forging process used for reducing the diameters of shafts, tubes, stepped shafts and axles and also for creating internal profiles such as rifling the gun barrels. The radial forging of tube is usually performed over a mandrel to create an internal profile and/or size the internal diameter. Most of the previous studies conducted on the radial forging process have used axisymmetric models. In this research, residual stresses of a short hollow tube in a cold radial forging process are investigated using 3-D finite element simulation. In this study, a mandrel with six helical grooves and two steps along its length is used. This kind of mandrel is innovated in this research. The workpiece is modeled as an elastic-plastic material and the commercial finite element software, ABAQUS is used to simulate of the process. The accuracy of the model is tested by comparing the predicted results with available experimental work and also validated by both slab and upper bound methods. Residual stresses in the radial forged product and the influence of the process parameters on stress distribution, such as workpiece motions, friction and percentage of reduction are studied to determine the optimized parameters of simulation and improve the condition of this process.
Farsi abstract :
آهنگري شعاعي يك فرآيند آهنگري قالب باز است كه براي كاهش قطر محورها، لولهها، محورهاي پلهاي و همچنين براي ساخت پروفيلهاي داخلي مانند خان لولههاي تفنگ استفاده ميشود. آهنگري شعاعي لولهها معمولا به وسيله يك سنبه به منظور ساخت پروفيل داخلي و يا تغيير اندازه قطر داخلي انجام ميشود. اكثر تحقيقات انجام شده در زمينه فرآيند آهنگري شعاعي از مدلهاي متقارن محوري استفاده كردهاند. در اين پژوهش، تنشهاي پسماند يك لوله كوتاه توخالي در فرآيند آهنگري شعاعي سرد با استفاده از شبيهسازي اجزاء محدود سه بعدي، مورد بررسي قرار ميگيرد. در اين مطالعه براي اولين بار از سنبهاي شامل شش شيار مارپيچ و دو پله در امتداد طول آن استفاده شده است. قطعه كار به صورت يك ماده الاستيك-پلاستيك مدل شده و از نرمافزار تجاري اجزاء محدود آباكوس براي شبيهسازي فرآيند استفاده شده است. دقت مدل شبيهسازي شده به وسيله مقايسه نتايج پيشبيني شده آن با آزمايشهاي عملي در دسترس و همچنين روشهاي تختال و كران بالا، اعتبارسنجي ميشود. تنشهاي پسماند در محصول فرآيند آهنگري شعاعي و تاثير پارامترهاي ساخت بر توزيع تنش مانند حركت قطعه كار، اصطكاك و درصد كاهش سطح به منظور تعيين پارامترهاي بهينه شبيهسازي و بهبود شرايط اين فرآيند مورد مطالعه قرار ميگيرد.
Keywords :
Cold Radial Forging , Residual Stress , Mandrel Forging , 3-D FEM
Journal title :
Astroparticle Physics