شبيه‌سازي و مطالعه تجربي ايجاد بيد به سمت داخل لوله آلومينيومي به وسيله شكل‌ دهي الكترومغناطيسي با استفاده از روش تاگوچي

Simulation and experimental study on inward aluminum tube bead formation by using electromagnetic forming with taguchi method

شكل دهي الكترومغناطيس يكي از روش هاي شكل دهي پرسرعت است. در اين روش شكل دهي، از نيروي الكترومغناطيسي لورنتس جهت شكل دهي قطعات استفاده مي شود. اتصال قطعات با استفاده از اين فرايند يك روش نوين براي مونتاژ قطعات با هدايت الكتريكي بالا مي باشد. ارزيابي فرايند شكل دهي بيد به سمت داخل به منظور اطمينان از كيفيت و استحكام اتصالات توليد شده با اين روش بسيار مهم است. در اين نوشتار ابتدا فرايند به صورت شبيه‌سازي كوپل در نرم‌افزار آباكوس شبيه‌سازي شد. بدين منظور، ابتدا مشخصات هندسي، فيزيكي و مكانيكي لوله، سيم پيچ در قالب زير برنامه داده شده تا فشار الكترومغناطيسي فعال بر لوله محاسبه شود. فشار الكترومغناطيسي به صورت يك نيروي مكانيكي در نرم افزار آباكوس بر روي لوله اعمال شده و شكل نهايي لوله بدست مي آيد. آزمايش تجربي براي صحت‌سنجي نتايج انجام شد. سپس اثر پارامتر هاي مهم فرايند، مانند ولتاژ تخليه، لقي بين قالب و لوله، طول و ضخامت ديواره لوله، بر روي عمق بيد با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي و تحليل سيگنال به نويز بررسي شدند. در نهايت تطابق بسيار خوبي بين نتايج شبيه‌سازي و نتايج تجربي مشاهده گرديد. عمق بيد در شبيه‌سازي كوپل در مقايسه با نتايج تجربي، در حدود 4% خطا داشت.

Electromagnetic forming is a high energy rate forming process applied for manufacturing and assembly of many parts that are used in automobile and aerospace industries. In this process, the electromagnetic body forces (Lorentz forces) are used to produce metallic parts. Joining high electrical conductivity parts by using electromagnetic forming process is an innovative method. Therefore, it is very important to use a proper technique to ensure the quality of the Strength of Electromagnetic Joints. In this article, this process was simulated in ABAQUS. Then geometric, physical and mechanical specifications of the tube and coil are entered to subroutine and the magnetic pressure is obtained; by applying them on tube in ABAQUS software, agent analysis of the process and deformation of the work-piece is obtained. The effective process parameters such as discharge voltage, clearance between the tube and die, wall thickness and length of the tube on depth of bead were experimentally investigated by design of experiment technique based on Taguchi Method and signal to noise. Finally, very good agreement was found between simulation and experimental results. The depth of bead in sequential coupled algorithm compared to experimental result had about 4% error.