مطالعه منحني تنش-كرنش لوله مسي C12200 به كمك آزمون بالج هيدروليكي با استفاده از قالب T شكل

Studying the stress-strain curve of C12200 Copper tube using hydraulic bulge test in T-shaped die

در فرآيند هيدروفرمينگ اعمال همزمان فشار هيدروليكي به سطح داخلي لوله و نيروي محوري به دو انتهاي لوله، باعث تبديل يك لوله به شكل قالب مورد نظر مي‌شود. استفاده از شبيه‌سازي اجزا محدود براي پيش‌بيني ابعاد هندسي قطعات توليدي و پيش‌گيري از عيوب احتمالي متداول است. براي شبيه‌سازي اجزا محدود خواص مكانيكي دقيق ماده لوله مورد نياز است. بدست آوردن خواص مكانيكي ماده لوله از آزمايش‌هاي مشابه با فرآيند هيدروفرمينگ مطلوب مي‌باشد. در اين تحقيق آزمون بالج هيدروليكي با استفاده از قالب T شكل براي بدست آوردن منحني تنش-كرنش ماده لوله معرفي گرديده است. براي اين منظور با استفاده از يك سيستم هيدروفرمينگ، آزمايشاتي بر روي لوله‌هاي مشابه از جنس آلياژ مس C12200 انجام شده است. مقادير پارامترهاي هندسي مورد نياز براي استفاده در روابط تحليلي استخراج شده‌اند و منحني تنش- كرنش رسم گرديده است. نتايج روش ارايه شده با نتايج آزمايش كشش مقايسه شده است. همچنين اثر ناهمسانگردي بر روي منحني‌هاي تنش-كرنش بدست آمده از هر دو آزمون مورد بررسي قرار گرفته است. منحني تنش-كرنش بدست آمده براي رسم منحني حد شكل‌دهي استفاده شده است. خواص مكانيكي بدست آمده از آزمون بالج و منحني حد شكل‌دهي، براي شبيه‌سازي تركيدگي لوله و پيش‌بيني ابعاد هندسي قطعه نهايي در فرآيند هيدروفرمينگ سه‌راهي T شكل بكار رفته است و با نتايج قطعه آزمايش هيدروفرمينگ مقايسه گشته‌اند. نتايج نشان مي‌دهد كه قطعه هيدروفرمينگ شبيه‌سازي شده به كمك منحني تنش-كرنش بدست آمده از روش ارايه شده، با دقت مناسبي به قطعه هيدروفرمينگ واقعي منطبق بوده است.

In hydroforming process, applying hydraulic pressure to the inner surface of tube along with axial loads to two ends of tube simultaneously causes the tube to be formed to the die shape. Application of finite element simulation is a common practice to predict the geometrical dimensions of the produced part and analysis of probable defects. For finite element simulation, precise mechanical properties of tube material are required. Obtaining these properties from a test similar to the tube hydroforming process is desirable. In this study hydraulic bulge test using T-shape die has been introduced to obtain the stress-strain curve of the tube material. Using hydroforming set-up, several experiments were carried out on C12200 copper alloy samples. Geometrical parameters required to be used in analytical solutions have been identified and the stress-strain curve has been plotted. The results of the proposed experiment have been compared to the results of the tensile test. In addition, the effects of anisotropy on the obtained stress-strain curve of both tests have been determined. The stress-strain curve obtained has been used to plot the forming limit diagram. The bulge test mechanical properties and the forming limit diagram have been applied to simulate the tube bursting and prediction of the final part of geometrical dimensions in T-shape tube hydroforming and these results have been compared to the part being experimentally produced by hydroforming. The results show that when stress-strain curve obtained by the proposed experiment is used, there is good agreement between the simulated hydroformed part and the part being produced experimentally.