بررسي تجربي فرايند شكلدهي لوله هاي آلومينيومي با روش دمش گاز در دماهاي بالا و توليد قطعات با سطح مقطع مربعي

Experimental investigation of Aluminum tubes hot gas forming and production of square cross-section specimens

در سالهاي اخير استفاده از آلياژهاي آلومينيوم و منيزيم به دليل داشتن نسبت استحكام به وزن و مقاومت بالا در برابر خوردگي در صنايع هوا فضا و خودروسازي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. مشكل اصلي در كاربرد اين آلياژها شكلپذيري كم در دماي اتاق ميباشد. براي رفع اين مشكل از شكلدهي در دماهاي بالا استفاده ميشود. از آنجا كه دماي مقاومت حرارتي روغن بيشتر از 300°C نميباشد، براي شكلدهي در دماهاي بالا بايد از سيالات ديگر مانند هوا و گاز نيتروژن استفاده كرد. در اين پژوهش، تجهيزات شكلدهي دمشي در دماهاي بالا ساخته شده و تغيير مقطع لولههاي آلومينيومي AA6063 از دايره به مربع به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفت و با نتايج حاصله در دماي محيط مقايسه شده است. پس از توليد قطعات مربعي توزيع ضخامت، شعاع گوشه، فشار شكلدهي و اثر زمان اعمال فشار بر شكلگيري گوشههاي نمونههاي توليد شده در دماهاي مختلف باهم مقايسه شد و محل وقوع پارگي نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان ميدهد با افزايش دما، كاهش محسوسي در شعاع شكل گرفته شده و فشار شكل دهي به وجود آمده، به طوري كه شعاع از 19.5mm در دماي محيط با فشار شكل‌دهي 154bar به 5.8mm در دماي 500°C با فشار شكلدهي 11bar ميرسد. همچنين با افزايش زمان اعمال فشار و در واقع كاهش سرعت فرايند، گوشههاي شكل گرفته شده تيزتر شده است. با بررسي پارگي مشاهده شده است كه اكثر پارگيها در ناحيه تبديل مقطع دايره به مربع كه داراي بيشترين تغيير شكل و كرنش كششي است اتفاق افتاده است.

In recent years, aluminum, magnesium and titanium alloys have become highly regarded in the aerospace and automotive industries due to their high strength to weight ratio and resistance to corrosion. The main problem of the use of these alloys is their low formability at room temperature. To solve this problem, the metal forming process is done at high temperatures. Since oil’s heat resistant temperature is not more than 300°C, other fluids such as air and nitrogen gas should be used at high temperatures. In this study, blow forming equipment at high temperatures has been developed, and changing of AL6063 tubes cross-section from circular to square is experimentally investigated and compared with the results of the experiments at room temperature. After producing square products, thickness distribution, corner radius, forming pressure, and effect of pressure time in corner radius at different temperatures were compared and the location of bursting was also examined. The results indicated that by increasing temperature, formed radius and pressure time significantly reduce, so that the amount of radius decreases from 19.5 mm at the temperature of 25°C and 154 bar forming pressure, to 5.8 mm in the temperature of 500°C at 11 bar forming pressure. The results showed that by increasing time pressure, which causes velocity of process to decrease, the formed corners become sharper. By investigating burst of specimens, bursting occurs in the area of converting circular cross section to square one, which has a high deformation and tensile strain.