مطالعه تجربي و عددي منحني حد شكل دهي لوله فولادي زنگ نزن 304 در فرايند هيدروفرمينگ

Experimental and numerical study of formability in stainless steel 304 tube by hydroforming process

در اين مقاله با هدف ارايه‌ي يك الگوي جديد تست جهت پيش‌بيني حد شكل‌دهي لوله ‌فولادي زنگ نزن 304، نخست به بررسي عددي اثر نحوه بارگذاري و هندسه قالب بر مسير كرنش و ناپايداري پلاستيك ايجاد شده در لوله پرداخته و مطالعه اثر هندسه قالب با تغيير در شعاع گوشه و طول ناحيه تغيير شكل انجام شد. در اين پ‍ژوهش، اثر مقدار تغذيه محوري لوله در حالت بارگذاري با تغذيه محوري بر نسبت كرنش (B) نيز مورد بررسي قرار گرفت. در اين شرايط، با افزايش طول ناحيه تغيير شكل، نسبت كرنش (B) به سمت صفر ميل مي كند كه اين نتيجه مستقل از شرايط مرزي است. با افزايش شعاع گوشه قالب در حالت بارگذاري آزاد، نسبت كرنش (B) كاهش مي يابد و مسير كرنش به سمت حالت كرنش صفحه اي نزديك مي شود؛ درحالي كه در بارگذاري با تغذيه محوري، افزايش شعاع قالب تاثير قابل توجهي بر مسير كرنش قطعه و نسبت كرنش ندارد. در حالت بارگذاري با تغذيه محوري، با افزايش مقدار تغذيه لوله، نسبت كرنش (B) كاهش چشم گيري مي يابد. در بخش تجربي از اين تحقيق، تعداد 10 تست از شبيه‌سازي مذكور براي استخراج منحني حد شكل‌دهي به‌گونه‌اي انتخاب و اجرا گرديد كه پراكندگي يكنواختي از نقاط پارگي در صفحه كرنش حاصل شود. لوله هاي مدرج شده تحت شرايط كنترل شده تا رسيدن به پارگي تحت بارگذاري قرار گرفت و با اندازه گيري كرنش در نواحي مجاور پارگي منحني حد شكل دهي لوله فولادي ترسيم گرديد.

In this paper, with the aim of providing a new test pattern for empirical prediction of FLD of 304 stainless steel tube, first, numerical investigation of hydro-bulging process with various load paths and die geometries has been performed on strain path and plastic instability. Study on geometry of dies has been performed by varying die corner radius (R) and bulging length (W). Here, effect of axial feeding on strain ratio (B) has been studied. In this condition, by increasing W, strain ratio (B) tends to a value of zero, a situation that is independent of boundary condition. By increasing die corner (R) in free loading condition, reduction of B occurs and the strain path approaches to plane strain state; while in loading with axial feeding condition, increasing of R has negligible effect on strain path and ratio. In loading with axial feeding condition, increase in axial feeding strain ratio (B) is reduced drastically. From the simulated tests, number of 10 tests with distributed loading path on strain diagram was selected for empirical study. Meshed tubes are loaded controllably until tearing and the FLCs were drawn using strains obtained near tearing locations.