مطالعه تجربي و شبيه سازي اجزاي محدود شكل دهي قطعات مخروطي به روش كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي: نمودار پنجره فرايند

Finite Element Simulation and Experimental Study of Forming of Conical Parts by HDDRP Method: Process Window Diagram

چروكيدگي و پارگي عيوب اصلي در شكل دهي قطعات مخروطي هستند. روش كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي براي توليد قطعات مخروطي با نسبت كشش بالا در يك مرحله، روش مناسبي در ميان فرايندهاي شكل دهي محسوب مي شود. توزيع ضخامت مناسب تر، كيفيت سطح بهتر، كشش حدي بالاتر، دقت ابعادي بيشتر و توانايي شكل دهي قطعات با منحني هاي پيچيده از جمله مزاياي اين روش در مقايسه با روش كشش عميق سنتي مي باشد. در اين مقاله، نمودار پنجره فرايند براي شكل دهي قطعات مخروطي با اين روش با تغيير برخي پارامترها شامل مسير فشار، ضخامت و جنس ورق اوليه با استفاده از روش اجزاي محدود بدست آمد. نتايج حاصل از شبيه سازي اجزاي محدود با استفاده از آزمايش هاي تجربي اعتبارسنجي شد. نتايج نشان مي دهد كه با استفاده از نمودار پنجره فرايند بدست آمده مي توان نواحي مطلوب شكل دهي، احتمال وقوع چروكيدگي و پارگي را با تغييرات مسير فشار پيش بيني نمود. مقايسه نمونه هاي شبيه سازي شده با نمونه هاي تجربي حاصل از مسيرهاي فشار مختلف در نواحي پنجره فرايند تطابق مناسبي را نشان مي دهد. اين نتايج مي تواند به عنوان يك راهنماي كاربردي براي فناوري هيدروفرمينگ محصولات مخروطي شكل در صنايع خودروسازي و هوافضا مورد استفاده قرار گيرد.

Wrinkling and rupturing are two major defects in the forming of conical cups. Among the forming processes used for producing conical parts with high drawing ratio in one stage, the hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure (HDDRP) method is a highly reliable one. Compared with conventional deep drawing, this method has some advantages such as more appropriate thickness distribution, better surface quality, higher limit drawing ratio, higher dimensional accuracy, and ability of forming complex parts. In this work, the process window diagram of the HDDRP method for forming of conical parts is obtained considering several parameters including pressure path, initial thickness, and material of the blank by the finite element method (FEM). The results obtained are validated by the experimental tests. The process window diagram obtained could be used to predict the appropriate forming area and the possibility of wrinkling and rupturing occurance with different pressure paths. Comparison of the simulation results with the experimental parts shows a suitable conformity. These results can provide an applicable guidlines for a sound hydroforming of conical products in the automotive and aerospace industries.