ارايه يك مدل تحليلي و شبيه سازي عددي براي پيش بيني پارامترهاي فرآيند در خم كاري لوله تحت فشار سيال داخلي

An Analytical Model and Numerical Simulations to Predict Process Parameters in the Tube Bending Under Internal Fluid Pressure

امروزه خم كاري لوله از جمله فرآيندهاي پركاربرد در صنعت هوافضا،خودروسازي و صنايع ديگر است. طي خم كاري، تغييرات ضخامت و اعوجاج سطح مقطع قابل توجه ي رخ مي ­دهد. ضخامت در انحناي داخلي لوله خميده افزايش و در انحناي خارجي كاهش مي يابد. همچنين در اكثر موارد، وقتي شعاع خم كوچك باشد، چين خوردگي در انحناي داخلي اتفاق مي افتد. در صنعت براي رفع چروكيدگي و اعواج سطح مقطع از مندرل استفاده مي­ شود. اما در مواردي كه شعاع قالب خم كوچك باشد، استفاده از مندرل اجتناب مي­ شود. زيرا مندرل نازك شدگي ديواره لوله را در انحناي خارجي افزايش مي­ دهد و اين در عمليات توليد، نامطلوب است. در پژوهش حاضر با توجه به توسعه هيدروفرمينگ لوله­ ها، جايگزيني فشار سيال داخلي به­ جاي مندرل مورد توجه قرار گرفته است؛ كه مي تواند براي كنترل بهتر تغيير شكل و توزيع ضخامت لوله مورد استفاده قرار گيرد. در اين پژوهش، مدل تحليلي ارائه شده كه با درنظر گرفتن تاثير جابجايي تارخنثي بر توزيع ضخامت و اعوجاج سطح مقطع لوله شكل داده شده و استفاده از روابط مناسب، نتايج دقيق تري نسبت به آثار منتشر شده قبلي مي­ دهد. همچنين به منظور بررسي پارامترهاي فرآيند در خم كاري لوله با شعاع خم بحراني ( R ، R/D<2 شعاع خم و D قطر خارجي لوله) از شبيه سازي هاي عددي استفاده شده است. با بررسي آزمايشگاهي نشان داده شد، پيش بيني هاي مدل تحليلي و شبيه ­سازي مطابقت خوبي با نتايج تجربي دارد.

Nowadays, thin-walled tube bending at small bending ratios (equal to R/D, R: bending radios, D: tubes outer diameter) is a production process widely used in advanced industries. Despite extensive studies into the field of rotary draw bending area, few of them have implemented this process with internal fluid, and they have not reported the exact location of bend defects and the effects of bending ratio on the defects of Hydro-rotary draw bending either. This research has been carried out to obtain the smallest bending ratio, and maximum applicable internal pressure in Hydro-rotary draw bending of thin-walled AA6063 alloy tube using analytical model. In addition, some effective parameters in Hydro-rotary draw bending are simulated with ABAQUS-software. Maximum thinning and critical ovality regions were investigated in addition to the effects of bending ratio and internal fluid pressure on the distribution of thickness and ovality, using simulation, analytical and experimental tests. The results showed that the selected necking criterion would be able to successfully determine the onset of rupture in bending. In order to validate FE-simulation, the effects of bending ratio and internal pressure on defects, such as cross-section ovality and thickness changing have also been investigated through simulation in ABAQUS-software and experiments.