بررسي پارامترهاي فرآيند كشش لوله با توپي ثابت بر مبناي ارائه روش قاچي اصلاح‌شده و صحه‌گذاري به روش المان‌ محدود

Investigation of tube drawing with fixed plug process parameters through presenting a modified slab analysis with finite element verification

كاربردهاي فراوان فرآيند كشش لوله از جمله ساخت ابزارهاي پزشكي، باعث شده كه مطالعه ي جنبه‌هاي مختلف اين فرآيند در سال هاي اخير مورد توجه قرار گيرد. در اين مقاله، با در نظر گرفتن تنش هاي برشي و توزيع خطي تنش كششي در المان‌هاي ناحيه ي تغيير شكل براي اولين بار، حل تحليلي بر مبناي روش قاچي، براي فرآيند كشش لوله ي جدارنازك با وجود توپي ثابت، ارائه شده است. در استخراج معادلات، فشار خارجي درسطح قالب، با فشار داخلي در سطح توپي، متفاوت لحاظ شده است. با توجه به جدار نازك بودن لوله، شرايط كرنش صفحه اي براي مسئله در نظر گرفته مي شود. همچنين به منظور ارزيابي دقت نتايج تحليلي، تحليل المان‌ محدود فرآيند كشش لوله با استفاده از نرم افزار آباكوس انجام شده است. بررسي نتايج نشان مي‌دهند كه ميزان تنش كششي مورد نياز براي كشش لوله با افزايش زاويه ي قالب كاهش مي يابد. همچنين با در نظر گرفتن توزيع خطي تنش در جداره‌ي لوله، ميزان تنش كششي از سطح داخلي تا سطح خارجي لوله كاهش مي يابد. به علاوه مشاهده مي شود كه فشار در سطح تماس لوله و قالب، بيشتر از فشار در سطح تماس لوله و توپي بوده و اختلاف فشار در اين دو سطح، با افزايش زاويه ي قالب، افزايش مي يابد. حل بسته ي ارائه شده مي‌تواند به عنوان يك ابزار سودمند در صنايع، جهت محاسبه ي تنش كششي لازم براي انجام فرآيند كشش لوله با توپي ثابت، مورد استفاده قرار گيرد.

Different applications of thin-walled tube drawing process, especially in case of manufacturing the medical apparatuses has caused different aspects of this process to be investigated by many researchers. In this paper, considering the shear stress as well as the linear variation of normal stress in elements located in the deforming zone, an analytical solution based on the slab method is presented for tube drawing process with a fixed plug. The pressure on the die surface is assumed to be different from that on the plug surface. Moreover, taking into account a thin-walled pipe, the plain strain condition is applied to the process. In order to verify the accuracy of analytical solution, the process is wholly simulated using ABAQUS/Explicit software. The results show that the drawing stress can be decreased through increasing the die angle or decreasing the plug angle. Moreover, the drawing stress decreases from inner surface of the wall toward the outer surface. In addition, the pressure on die-tube interface is more than that on the plug-tube interface, while the difference of these pressures is increased for greater die angle. The present closed form solution can be utilized as an efficient tool in the related industries to calculate the required tension stress in tube drawing process.