تحليل تجربي و عددي فرآيند هيدروفرمينگ لوله با فشار نوساني در قالب جعبه اي شكل

Experimental Study and Numerical study of Pulsating Hydroforming of Tube in Box-Shaped Die

در سال‌هاي اخير، فرايند هيدروفرمينگ لوله براي كم كردن وزن و افزايش استحكام قطعات، مورد توجه صنايع خودروسازي قرار گرفته است. به اين دليل، دانش فني براي توليد قطعات با كيفيت و دقت مطلوب، با اين روش درحال گسترش است. يكي از روش‌هاي موثر براي بهبود فرايند هيدروفرمينگ لوله، روش استفاده از فشار داخلي نوساني است. در عين حال، علت بهبود شكل پذيري در هيدروفرمينگ با فشار نوساني، به خصوص در حالت قالب بسته، هنوز كاملاً روشن نيست. دراين تحقيق، فرايند هيدروفرمينگ لوله با فشار نوساني در قالب جعبه‌اي شكل، به كمك روش اجزاي محدود و به صورت سه بعدي شبيه سازي شده و ساز و كار بهبود شكل‌دهي، مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است. هم‌چنين، جواب‌هاي به دست آمده با نتايج آزمايشگاهي، مقايسه و نشان داده شده است كه بهبود شكل‌دهي در اثر فشار نوساني در مرحله‌ي قبل از تماس لوله و قالب، در ناحيه‌ي انبساط لوله اتفاق مي‌افتد؛ از اين رو، اين نتيجه گيري به عمل آمده است كه علت بهبود شكل دهي لوله به رفتار تغيير شكل آن در مرحله‌ي قبل از تماس مربوط مي‌شود؛ به نحوي كه شكل هندسي لوله در زمان تماس با قالب براي فشار نوساني به صورت يك برآمدگي مسطح است، درحالي كه براي فشارهاي غير نوساني بالا و پايين، به ترتيب، برجستگي محدب و چروكيدگي اتفاق مي‌افتد.

In recent years, the hydroforming has attracted the attention of the automotive industry due to reduction in weight and increase in strength of automotive parts. Thus, the knowledge of the process to produce parts with desired quality and accuracy has been growing. One of the effective methods in improving the formability in the hydroforming is known as pulsating hydroforming. However, the reason of improvement of the formability in pulsating hydroforming is still unclear for the closed-die hydroforming of tubes. In this study, the pulsating hydroforming of tube with box die was simulated by the finite element method to examine the effect of pulsating pressure on improvement of formability. In addition, the calculated results are compared with experimental results and it is shown that the improvement of the formability occurs before contact of the tube and die in expansion zone of the tube. Thus, it can be obtained from the results, that the main reason of improvement of the formability is due to the deformation behavior before start of contact of the tube and die. Flat bulging appears for the pulsating pressure in the former stage, whereas round bulging and wrinkling occur for the high and low non-pulsating pressures, respectively.