پيش‌بيني تركيدگي لوله در فرآيند هيدروفرمينگ گرم به كمك معيارهاي شكست نرم اصلاح شده

Prediction of Bursting in Warm Tube Hydroforming using Modified Ductile Fracture Criteria

پيش‌بيني پارامترهاي فرآيندي بحراني منجر به تركيدگي و محل رخ دادن تركيدگي در فرآيند هيدروفرمينگ گرم لوله مساله كليدي در طراحي قطعات هيدروفرمينگ مي‌باشد. در اين مقاله براي پيش‌بيني حد شكل‌‌دهي لوله‌هاي آلومينيومي AA6063 در دماي بالا معيارهاي شكست نرم اصلاح شده‌اند به‌طوري كه تاثير تغييرات دما و نرخ كرنش در شكست در نظر گرفته شود. براي كاليبره كردن معيارهاي شكست نرم اصلاح شده از آزمايش‌هاي كشش در دماها و نرخ كرنش‌هاي مختلف استفاده شده و توابع كرنش شكست و كار شكست برحسب پارامتر زنر – هولومن به‌دست آمد‌ه‌اند. فرآيند هيدروفرمينگ لوله يك قطعه مربعي در دماي بالا در نرم‌افزار آباكوس شبيه‌سازي و منحني‌هاي بارگذاري با تغذيه محوري متفاوت بر روي لوله اعمال شده تا شعاع گوشه شكل گرفته به وسيله معيارهاي شكست اصلاح شده پيش‌بيني شود. براي استفاده از معيارهاي شكست نرم در روش اجزاي محدود يك زيربرنامه نوشته شد. يك دستگاه هيدروفرمينگ گرم ساخته شده و پيش‌بيني معيارهاي شكست نرم اصلاح شده با نتايج تجربي در دماهاي مختلف مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه معيارهاي شكست نرم اصلاح شده محل رخ دادن تركيدگي را به خوبي مشخص مي‌كنند. بيش‌ترين نازك‌شدگي در ناحيه انتقال رخ مي‌دهد كه لوله تماس خود را با قالب از دست مي‌دهد. همچنين معيار آياداي اصلاح شده با خطاي كمتري نسبت به ديگر معيارها شعاع گوشه قطعه مربعي را در دماهاي بالا پيش‌بيني مي‌كند و با توجه به نزديكي پيش‌بيني اين معيار نسبت به نتايج تجربي مي‌توان از آن براي پيش‌بيني تركيدگي لوله آلومينيومي در دماي بالا استفاده كرد.

Prediction of critical process parameters which cause bursting and their location in warm tube hydroforming is a key factor in hydroforming parts design. In this paper, ductile fracture criteria have been modified so that the effect of variation of temperature and strain rate on fracture is considered in forming of aluminum AA6063 tubes. Calibration of modified ductile fracture criteria has been performed using uniaxial tension tests at different temperatures and strain rates. Also, fracture strain and fracture work have been obtained as functions of Zener-Holloman parameter. Tube hydroforming process of a square part has been simulated at high temperatures in Abaqus software and loading curves with various axial feeds have been used to deform the tube. Then, the formed corner radius before bursting is predicted using modified fracture criteria. A subroutine has been written for using modified fracture criteria. A warm tube hydroforming setup has been fabricated and prediction of modified ductile fracture criteria is compared with experimental results at various temperatures. Results show that modified criteria determine the location of bursting well. Maximum of thinning occurs in transition zone where the tube loses its contact with die cavity. Also, modified Ayada criterion, rather than other criteria, predicts corner radius with little error at high temperatures. Thus, because of its precise prediction, modified Ayada criterion can be used to predict the bursting of aluminum tubes at elevated temperatures.