هیدروفرمینگ

هیدروفرمینگ

هیدروفرمینگ

هیدروفرمینگ لوله را می‌توان به عنوان یک فرآیند که با یک لوله مستقیم یا خم شده قرار داده شده شروع می‌شود، تعریف کرد.

در این فرآیند دو انتهای لوله آب‌بندی شده و لوله بوسیله اعمال فشار داخلی سیال شکل حفره قالب را بخود می‌گیرد. سیال تحت فشار می‌تواند هر سیال غیر قابل تراکم مانند آب، روغن و غیره باشد. حین فرآیند، تغذیه محوری نیز ماده را از دو طرف به درون قالب حرکت می‌دهد تا به افزایش شکل‌پذیری کمک کند. توالی فرآیند برای یک فرآیند هیدروفرمینگ معمولی در ‏شکل زیر نمایش داده شده است. در پست های بعدی انواع روشهای هیدروفرمینگ لوله شرح داده خواهد شد.

 

 

هیدروفرمینگ لوله فشار پایین :

 

شکل‌دهی فشار پایین وقتی رخ می‌دهد که فشار شکل‌دهی پایین‌تر از فشار لازم برای انبساط لوله تا شعاع گوشه قالب باشد. این روش می‌تواند برای شکل‌دهی یک لوله با سطوح صاف، شعاع گوشه بزرگ و سطوح مقطع ساده مورد استفاده قرار گیرد. ‏شکل چپ نمونه‌ای از یک سطح مقطع ساده که با این روش تولید می‌شود را نشان می‌دهد. در این روش ممکن است مشکلاتی مانند گازگرفتگی قالب که در ‏شکل راست آمده، بوجود آید. ضخامت دیواره اصلی لوله در گوشه قالب تغییر چندانی نمی‌کند. حداکثر فشار قابل دستیابی در شکل‌دهی فشار پایین ۱۰۰ مگاپاسکال است. که می‌تواند شعاع گوشه تا ده برابر ضخامت لوله را تولید کند. شکل دادن پروفیلهای کوچک و رسیدن به شعاع گوشه کمتر از چهار یا پنج برابر ضخامت دیواره کاری مشکل می‌باشد و نیاز به فشارهای بالاتر داخلی دارد. در این حالت هیچ حرکت محوری در دو انتهای لوله وجود ندارد و حداکثر بالج محیطی کمتر از ۵% است.

 

عملیات هیدروفرمینگ لوله را بر حسب شکل و هندسه قطعه نهایی به چهار دسته تقسیم می‌کنند:

 

 

۱- عملیات گسترش موضعی متقارن: در این دسته فرآیندها شکل قطعه مانند ‏شکل زیر در یک ناحیه با افزایش فشار و اعمال نیروی محوری تغییر می‌کند.

 

۲- عملیات گسترش موضعی غیر متقارن: در این حالت که در ‏شکل زیر نشان داده شده است، علاوه بر فشار سیال و حرکت سنبه‌ها نیروی جانبی خارجی وارد بر موضع غیرمتقارن نیز بر ایجاد گسترش موضعی مناسب مؤثر می‌باشد. در این حالت برجستگی معمولاً به صورت T شکل، Y شکل و یا -X شکل است

 

۳-  عملیات تبدیل سطح مقطع دایروی به شکل‌های هندسی دیگر: این عملیات معمولاً در قالب تبدیل به سطح مقطع مستطیلی انجام می‌گیرد و عامل تعیین‌کننده در فرآیند میزان فشار داخلی می‌باشد.

 

 

 

۴ – عملیات هیدروفرمینگ قطعات پیچیده: که ترکیبی از روشهای فوق می‌باشد. البته در این فرآیندها معمولاً به پیش‌فرم، خم‌کاری نیز نیاز داریم. ‏شکل زیر چند قطعه پیچیده‌ که با عملیات هیدروفرمینگ ایجاد شده است را نمایش می‌دهد.

 

 

آزمایش شکل‌پذیری لوله‌های منیزیمی آلیاژ AZ31 در دماهای بالا

 

لوله‌های اکسترود شده دارای خواص متفاوتی در راستای طولی و محیطی می‌باشند. به همین دلیل آزمایش کشش در راستای محور لوله به تنهایی ویژگیهای جنس این لوله‌ها را تعیین نمی‌کند و یک آزمایش نیز باید در راستای محیطی انجام شود. ولی در زمان تهیه نمونه‌ها تغییر زیادی در خواص مکانیکی لوله ایجاد می‌شود. بنابراین از آزمایش‌های دیگر استفاده می‌شود.

 

در این مطالعه از آزمایش‌های کشش محیطی با رینگ، هیدروبالج و صاف کردن برای تشخیص شکل‌پذیری لوله‌های منیزیمی در دماهای متفاوت استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که تغییر مقدار شکل‌پذیری در راستای محیطی روندی متفاوت نسبت به راستای محوری دارد.

 

 

کرنش در راستای محیطی و محوری لوله در دمای محیط تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند. با افزایش دما، کرنش در راستای محیطی به ۳۰% در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و بعد از آن روند کاهشی پیدا می‌‌کند و تا دمای ۲۱۰ درجه سانتیگراد کم می‌شود. ولی دوباره افزایش پیدا کرده وبه ۴۷% در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. این در حالی است که کرنش در راستای محوری لوله با افزایش دما روند صعودی داشته و هیچ وقت کاهش نمی‌یابد. این کاهش شکل‌‌پذیری در راستای محیطی در دمای ۱۵۰ تا ۲۱۰ درجه سانتیگراد نشان‌دهنده کاهش هیدروفرم‌پذیری لوله در این دماها می‌باشد.

 

اگر بخواهیم نتایج آزمایش هیدروبالج مشابه نتایج آزمایش کشش شود، باید دو انتهای لوله در حین تست آزادانه جابجا شود. با این هدف، آزمایش هیدروبالج تا ۲۳۰ درجه سانتیگراد انجام شد. در دماهای بالاتر سیال بکار گرفته شده بخوبی کار نمی‌کند. بعد از انجام آزمایش قطر لوله‌ها در ناحیه میانی اندازه‌گیری می‌شود به جای اینکه قطر ماکزیمم در ناحیه پارگی مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل این که قطر نشان‌دهنده تغییر شکل لوله قبل از گلوئی شدن و تغییر شکل ناهمگن می‌باشد.

 

با افزایش دما تا ۱۷۰ درجه سانتیگراد نسبت بالج به ۳۰% می‌رسد ولی بعد از این دما روند کاهشی در میزان شکل‌پذیری مشاهده می‌شود که این روند از دمای اتاق تا دمای ۲۳۰ درجه سانتیگراد مشابه نتایج آزمایش رینگ می‌باشد. فشار ترکیدگی با افزایش دما به سرعت کاهش می‌یابد که نشان می‌دهد فشار کمتری برای تغییر شکل در دماهای بالاتر مورد نیاز می‌باشد.

 

 

اگر در لوله‌ای که تحت آزمایش صاف شدن تا یک حد قرار می‌گیرد، ترکی مشاهده نگردد آن لوله بدون عیب می‌باشد. در این پژوهش لوله‌ها بعد از صاف شدن در یک حد مشخص، تحت آزمایش هیدروبالج در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد قرار گرفتند. براساس نتایج، هر چقد فاصله صاف شدن بیشتر شود نسبت بالج و فشار ترکیدگی در مرحله بعدی کاهش می‌یابد. این نتیجه به این معنی است که تغییر شکل کششی، فشاری و خم شدن باعث کاهش شکل‌پذیری در هیدروبالج می‌شود.

 

در مرحله آخر فرآیند هیدروفرمینگ گرم نیز بر روی لوله‌ها انجام گرفت. این فرآیند در سه مرحله متوالی انجام می‌شود. ابتدا لوله تحت خمش قرار می‌گیرد. سپس عملیات صاف کردن آن در حال بسته شده قالب انجام می‌شود و در نهایت با فشار داخلی هیدروفرم شده تا به شعاع دلخواه برسد. حین بسته شدن قالب در دمای محیط ترک‌های در لوله ایجاد می‌شود که با افزایش دما تا ۱۷۰ درجه سانتیگراد این ترک‌ها حذف می‌گردد که این نتیجه با نتایج تست رینگ و هیدروبالج مطابقت دارد. ‏شکل زیر قطعه را بعد از سه مرحله نمایش می‌دهد.

 

 

با بکارگیری فشار ثابت کالیبراسیون در دماهای بالاتر از ۱۷۰ درجه سانتیگراد نشان داده شد که با افزایش دما می‌توان به شعاع گوشه کمتری دست یافت.

(انواع فلزات و کاربرد آنها)

 

start campaign

کسب‌و‌کار خود را در فضای آنلاین گسترش دهید.

آهن 20 سامانه ثبت آگهی رایگان

بیشتر بدانید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *