فهرست:
چکیده. 1
فصل اول: مقدمه. 2
1-1مقدمه. 2
1-2 مروری بر فصول. 3
1-3 تاریخچه هیدروفرمینگ و شکل‌دهی گازی.. 3
1-4 پیشینه کارهای انجام شده از هیدروفرمینگ و شکل‌دهی گازی گرم (اعم از مطالعهی تحلیلی، عددی و تجربی) 4
1-5 اهداف و ویژگیهای پایاننامه. 9
فصل دوم: معرفی فرآیند شکل‌دهی گازی گرم و هیدروفرمینگ و پارامترهای موثر در آن 10
2-1 مقدمه. 10
2-2 انواع فرآیندهای تولیدی.. 11
2-3 فرآیندهای شکل‌دهی فلزات.. 11
2-4 روش‌های شکل‌دهی لوله‌های فلزی با استفاده از سیال. 13
2-5 فرآیند هیدروفرمینگ... 13
2-6 تقسیمبندی هیدروفرمینگ از نقطه نظر هندسه قطعه. 14
2-6-1 هیدروفرمینگ لوله. 14
2-6-1-1 تقسیمبندی فرآیند هیدروفرمینگ از نقطه نظر چگونگی اعمال فشار 15
2-6-1-1-1 هیدروفرمینگ فشار پایین.. 15
2-6-1-1-2 هیدروفرمینگ فشار بالا. 16
2-6-1-1-3 هیدروفرمینگ فشار مرحلهای (تدریجی) 16
2-6-1-1-4 هیدروفرمینگ فشار نوسانی.. 17
2-6-1-1-5 هیدروفرمینگ دوبل.. 17
2-6-1-2 مزایا و معایب هیدروفرمینگ لوله. 18
2-6-1-2-1 مزایای فرآیند هیدروفرمینگ لوله. 18
2-6-1-2-2 معایب فرآیند هیدروفرمینگ لوله. 18
2-6-1-3 محدودیتهای ذاتی فرآیند هیدروفرمینگ لوله. 19
2-6-1-4 کاربرد هیدروفرمینگ لوله. 20
2-6-1-4-1 کاربرد هیدروفرمینگ لوله در صنعت خودروسازی.. 20
2-6-1-4-2 کاربرد هیدروفرمینگ لوله در صنایع نظامی.. 22
2-6-1-4-3 کاربرد هیدروفرمینگ لوله در صنایع هستهای و اتمی.. 22
2-6-2 فرآیند هیدروفرمینگ پوسته. 22
2-6-3 فرآیند هیدروفرمینگ ورق. 23
2-7 تاثیر دما در شکل‌دهی فلزات.. 23
2-7-1 شکل‌دهی گرم. 23
2-7-2 شکل‌دهی سرد. 24
2-7-3 شکل‌دهی داغ. 24
2-8 هیدروفرمینگ در دماهای بالا. 24
2-8-1 محاسن هیدروفرمنیگ گرم. 25
2-8-2 چالشهای موجود در هیدروفرمینگ گرم. 25
2-9 فرآیند شکل‌دهی گازی.. 26
2-9-1 برتری فرآیند شکل‌دهی گازی گرم نسبت به هیدروفرمینگ... 26
2-10 فرآیند بالج آزاد لوله. 27
2-10-1 پارامترهای تاثیر گذار در فرآیند بالج آزاد لوله. 28
2-10-1-1 ابعاد لوله و قالب 29
2-10-1-2 جنس لوله. 29
2-10-1-3 تاثیر شاخص توان کار سختی.. 30
2-10-1-4 آمادهسازی قطعه برای هیدروفرمینگ... 30
2-10-1-5 روانکاری و انتخاب روغن مناسب جهت جلوگیری از اصطکاک... 31
فصل سوم: طراحی فرآیند مبتنی بر حل تئوریک به کمک نرم افزار متلب... 33
3-1 مقدمه. 33
3-2 مدل تحلیلی.. 34
3-3 حل تحلیلی فرآیند بالج آزاد گرم لوله. 40
3-3-1 برنامهنویسی در نرم افزار متلب... 41
3-4 منحنی تنش-کرنش آلیاژ Al6063. 41
3-4-1 تعیین ضرایب استحکام و توان کار سختی در دماهای مختلف... 43
3-5 فاکتورهای ورودی مورد استفاده در آزمایشات.. 47
3-5-1 مقادیر پارامترهای ورودی در هر آزمایش.... 48
فصل چهارم: شبیه‌سازی فرآیند به روش اجزا محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس... 51
4-1 مقدمه. 51
4-2 معرفی روش اجزا محدود. 52
4-3 معرفی نرم افزار آباکوس... 53
4-3-1 تاریخچهی نرم افزار آباکوس... 53
4-3-2 دیدگاه کلی سیستم اجزا محدود در نرم افزار آباکوس... 54
4-3-3 مزایای نرم افزار آباکوس نسبت به نرم افزارهای مشابه. 54
4-3-4 تحلیل روش‌های حل صریح و ضمنی در نرم افزار آباکوس... 55
4-3-5 حل ضمنی معادله استاتیکی.. 56
4-3-6 حل صریح معادله دینامیکی.. 57
4-4 شبیه‌سازی فرآیند بالج آزاد گرم لوله در نرم افزار آباکوس... 58
4-4-1 ایجاد لوله در محیط Part 59
4-4-2 تعریف خصوصیات مواد در محیط Property. 60
4-4-3 مونتاژ اجزا در محیط Assembly. 61
4-4-4 تعریف رویه حل در محیط Step. 62
4-4-5 تعریف نوع تماس اجزا در محیط Interaction. 63
4-4-6 تعریف شرایط مرزی و بار وارده در محیط Load. 64
4-4-6-1 شرایط مرزی لوله و قالب... 64
4-4-6-2 اعمال بار جهت شکل‌دهی.. 65
4-4-7 شبکهبندی لوله در محیط Mesh. 66
4-4-8 محیط حل مسئله (Job) 66
فصل پنجم: نتایج و بحث.. 67
5-1 نتایج استخراجی از حل تحلیلی به کمک نرم افزار متلب... 68
5-1-1 تاثیر طول محل بالج (L) بر ارتفاع بالج لوله با استفاده از حل تحلیلی.. 68
5-1-2 تاثیر شعاع خارجی لوله ( ) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل تحلیلی 69
5-1-3 تاثیر شعاع گوشه قالب ( ) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل تحلیلی 70
5-1-4 تاثیر ضخامت لوله ( ) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل تحلیلی 70
5-1-5 تاثیر توان کار سختی (n) و ضریب استحکام (k) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل تحلیلی 71
5-2 نتایج استخراجی از شبیه‌سازی اجزا محدود به کمک نرم افزار آباکوس... 72
5-2-1 تاثیر طول محل بالج (L) بر ارتفاع بالج لوله با استفاده از حل عددی 72
5-2-2 تاثیر شعاع خارجی لوله ( ) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل عددی 74
5-2-3 تاثیر شعاع گوشه قالب ( ) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل عددی 75
5-2-4 تاثیر ضخامت لوله ( ) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل عددی 76
5-2-5 تاثیر توان کار سختی (n) و ضریب استحکام (k) بر ارتفاع بالج لوله‌ی تغییر شکل یافته با استفاده از حل عددی 77
5-3 اعتبار سنجی حل تحلیلی با حل عددی فرآیند بالج آزاد گرم لوله. 78
فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهادات.. 80
6-1 مقدمه. 80
6-2 نتیجهگیری و جمعبندی.. 80
6-3 پیشنهادات.. 81
پیوست الف: مراحل شبیه‌سازی اجزا محدود فرآیند بالج آزاد گرم لوله آلومینیومی.. 83
پیوست ب: کد نویسی حل تحلیلی فرآیند بالج آزاد گرم لوله آلومینیومی در نرم افزار متلب 88
مراجع. 89
منبع:
[1] N. Asnafi, “Analytical modelling of tube hydroforming”, Thin-Walled Structures 34 (1999) 295-330.
[2] N. Asnafi, A. Skogsga, “Theoretical and experimental analysis of stroke-controlled tube hydroforming”, Materials Science and Engineering A279 (2000) 95-110
[3] T. Sokolowski, K. Gerke, M. Ahmetoglu, T. Altan, “Evaluation of tube formability and material characteristics: hydraulic bulge testing of tubes”, Journal of Materials Processing Technology 98 (2000) 34-40
[4] M. Ahmetoglu, K. Sutter, X.J. Li, T. Altan, “Tube hydroforming: current”, research, applications and need for training”, Journal of Materials Processing Technology Volume 98, Issue 2, 29 January 2000, Pages 224-231
[5] Dykstra B, “Hot metal gas forming for manufacturing vehicle structural components”, Metalforming, Sept. 2001, pp. 50.
[6] M.Ahmed, M.S.J. Hashemi,"Three Dimensional Finite Element Simulation of Bulge Forming", Journal of Materials Processing Technology 119 (2001) 387-392
[7] M. Kok, T. Altan, “Prediction of forming limits and parameters in the tube hydroforming process”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume 42, Issue 1, January 2002, pages 123-138.
[8] Y. Hwang, Y. Lin, “Analysis and finite element simulation of the tube bulge hydroforming process”, Journal of Materials Processing Technology 125-126 (2002) 821-825
[9] H. Yadong, X. ping, T. Wenzhong, Z. Fuhua,"Experimental Investigation Of bulge Forming Of Plastic Branch Pipe", Journal of Materials Processing Technology 147 (2003) 551-
555
[10] M. Imaninejad, Subhash, A.loukus, "Experimental and numerical investigation of free bulge formation during hydroforming of aluminum extrusions", Journal of Materials Processing Technology 147 (2004) 247-254
[11] H.Y. Li, X.S. Wang, S.J. Yuan, Q.B. Miao, Z.R. Wang, “Typical stress states of tube hydroforming and their distribution on the yield ellipse”, Journal of Materials Processing Technology, Volume 151, Issues 1-3, 1 September 2004, pages 345-349
[12] Y. Hwang, Y. Lin,"Analysis of tube bulge forming in an open die considering anisotropic effects of the tubular material", International Journal of Machine Tools & Manufacture 46 (2006) 1921-1928
[13] Y. Hwang, Y. Lin, T. Altan, “Evaluation of tubular matrtials by a hydraulic bulge test”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 47 (2007) 343-351
[14] F-k. Chen, Sh-J. Wang, R-H. Lin, “A Study of forming Pressure in the tube-hydroforming process”, Journal of Materials Processing Technology Volumes 192-193, 1 October 2007, pages 404-409
[15] Y.P. Korkolis, S. Kyriakides, “Inflation and burst of anisotropic aluminum tubes for hydroforming applications”, International Journal of Plasticity 24 (2008) 509-543
[16] M. loh-mousavi, M. Bakhshi, K. Mori, T. Maeno, M. Farzin, S. J. Hosseinipour,"3-D Finite Element Simulation Of Pulsating Free Bulge Hydroforming Of Tubes", Iranian Journal Of science & Technology 32 (2008) 611-618
[17] F. Djavanroodi, M.Gheisary, H.Zoghi-shal, "Analytical and Numerical Analysis Of Free Bulge Tube Hydroforming", American Journal of Applied Science 5 (8): 972-979, 2008
[18] T. Maeno, K. Mori, K. Fujimoto, “Development Of The Hot Gas Bulging Process for Aluminium Alloy Tube Using Resistance Heating”, Key Engineering Materials Vols. 410-411 ,2009, pp 315-323
[19] Y.M. Hwang, C.W. Wang, “Flow Stress evaluation of zinc copper and carbon steel tubes by hydraulic bulge tests considering their anisotropy”, Journal of Materials processing Technology 209 (2009) 4423-4428
[20] T. Maeno, K. Mori, C. Unou, “Optimisation of condition in hot Gas Bulging of Aluminium Alloy Tube Using Resistance Heating Set into Dies”, Key Engineering Materials Vols. 473, 2011, pp69-74
[21] X. Chen, Zh. Yu, B. Hou, Sh. Li, Zh. Lin, “A theoretical and experimental study on forming limit diagram for a seamed tube hydroforming”, Journal of Materials Processing Technology 211 (2011) 2012-2021
[22] H. Zhu-bin, T. Bu-gang, CH. Chang-yong, W. Zhi-biao, ZH. Kai-lun, Y. Shi-jian,"Mechanical properties and formability Of TA2 extruded tube for hot metal gas forming at elevated temperature", Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22(2012) s479-s484
[23] H. Zhu-bin, F. Xiao-bo, SH. Fei, ZH. Kai-lun, W. Zhi-biao, Y. Shi-jian,"Formability and microstructure of AA6061 Al alloy tube for hot metal gas forming at elevated temperature", Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22(2012) s364-s369
[24] T. Maeno, K. Mori, K. Adachi,"Gas Forming of ultra-high strength steel hollow part using air filled into sealed tube and resistance heating", Journal of Materials Processing Technology 214 (2014) 97-105
[25] ph. Quang, A. Krishnaiah, S. I. Hong and H. S. Kim, “Coupled Analysis of Heat Transfer and Deformation in Equal Channel Angular Pressing of Al and Steel”, Materials Transactions, Vo1. 50, No. 1 (2009) pp. 40 to 43
[26] Z. Marciniak, J.L Duncan, S.J. Hu, “Mechanics of Sheet Metal Forming”, Butter worth Heinemann,1988
]27[ دکتر کرامت ملکزاده فرد، مهندس جواد شهبازی کرمی "کتاب اصول طراحی و شبیه‌سازی فرآیند هیدروفرمینگ ورق و لوله " انتشارات دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، سال 1392