پارس پروژه پرتال خدمات دانشگاهی
کد محصول: me16
فرمت فایل word
تعداد صفحات : ۱۶۰ صفحه
قیمت : ۳۵۰۰۰ تومان
چکیده
هیدروفرمینگ ، یک فرایند شکل دهی است که در آن یک سیال باعث شکل دهی ورق یا یک قطعه لوله ای شکل میگردد . با ظهور این فرایند شکل دهی ، صنعت خودروسازی با تحول چشمگیری مواجه شده و هم اکنون بسیاری از قطعات خودرو ، توسط این فرایند ، تولید میشوند.
با استفاده از این تکنولوژی میتوان قطعات سبک با استحکام بالا و قیمت مناسب تولید نمود . همچنین تولید قطعات دقیق و پیچیده نظیر قطعات هواپیما با استفاده از این روش امکان پذیر است. هیدروفرمینگ لوله مزایای زیادی را از قبیل یکپارچه سازی قطعات ، هزینه های ابزار پردازی کمتر بدلیل قطعات کمتر ، عملیات ثانویه کمتر ، تلورانس ابعادی بسته تر ، واجهش (برگشت فنری) کمتر و کاهش تعداد قطعات ، دارا میباشد . نیاز به قطعات سبک و با استحکام بالا در ساختمان خودرو ، این فرایند ساخت را نسبت به دیگر روشهای ساخت ، پیش انداخته است .
علاوه بر صنایع خودروسازی ، این تکنولوژی در صنایع هوایی ، شرکت های فولاد سازی و ساخت وسایل بهداشتی نیز کاربرد دارد و روز به روز دایره کاربرد های آن گسترده تر میشود .
در این فرایند ، پارامترهای متعددی دخیل هستند که هر کدام در پیشبرد فرایند و کیفیت نهایی محصول موثر میباشند . بایستی با درک درست و دقیقی از شرایط و پارامترهای فرایند و همچنین خصوصیات مواد لوله ، طراحی مناسبی برای فرایند ، ابزار و قطعه داشته باشیم .
مقدمه…۱
فصل اول : آشنایی با فرایند هیدروفرمینگ لوله
۱-۱ مقدمه…۳
۱-۲ شرح فرایند…۴
۱-۳ کاربردهای رایج.۶
۱-۴ مزایا و معایب۷
۱-۵ برخی فاکتورهای موثر در فرایند هیدروفرمینگ لوله.۹
۱-۶ مواد لوله و قابلیت شکل پذیری…۱۰
۱-۷ اصطکاک۱۳
۱-۷-۱ مدل اصطکاک کولام۱۴
۱-۷-۲ مدل تنش برشی…۱۵
۱-۷-۳ نواحی اصطکاکی و روغن ها….۱۵
۱-۸ خمکاری و پیشفرم دهی لوله…۱۷
۱-۹ هیدروفرمینگ بعنوان یکی از روشهای استفاده از سیال در کشش عمیق.۲۱
۱-۱۰ تجهیزات…۲۲
۱-۱۱ جوشکاری لیزر بعنوان فرایند تکمیلی برای هیدروفرمینگ.۲۴
فصل دوم : تست انبساط هیدرولیکی
۲-۱ مقدمه۲۶
۲-۲ اصطکاک و روغنکاری و تست های مربوطه….۲۷
۲-۳ تعیین قابلیت شکل پذیری و تنش های جاری توسط تست انبساط هیدرولیکی.۳۱
۲-۳-۱ تست کشش۳۱
۲-۳-۲ تعیین تنش جاری.۳۵
۲-۳-۲-۱ تعیین تنش جاری با استفاده از روش تحلیلی…۳۸
۲-۳-۲-۲ معادلات روش تحلیلی برای تعیین تنش جاری۳۸
۲-۴ کنترل کیفیت لوله ها۳۹
۲-۵ خلاصه۴۳
فصل سوم : مدلهای تحلیلی و شبیه سازی در هیدروفرمینگ
۳-۱ مقدمه۴۵
۳-۲ کاربرد آنالیز المان محدود در بهینه سازی فرایند هیدروفرمینگ…۴۸
۳-۳ مثالی از تولیدات سری…۵۰
۳-۴ معیارهای انتخاب مواد…۵۱
۳-۵ تکنولوژی پرس۵۱
۳-۶ مقدمه ای بر شبیه سازی هیدروفرمینگ….۵۶
۳-۷ مراحل فرایند هیدروفرمینگ…۵۸
۳-۸ شبیه سازی شکل دهی لوله۶۰
۳-۹ شبیه سازی خمکاری لوله…۶۲
۳-۱۰ شبیه سازی پیشفرم دهی..۶۵
۳-۱۱ شبیه سازی هیدروفرمینگ….۶۵
۳-۱۱-۱ تجزیه و تحلیل دوبعدی بر اساس انالیز المان محدود….۶۵
۳-۱۱-۲ تجزیه و تحلیل سه بعدی بر اساس انالیز المان محدود.۶۶
۳-۱۲ ارزیابی مقاومت قالب و پرس هیدروفرمینگ….۶۷
فصل چهارم : پیشگویی محدودیت های شکل دهی در فرایند هیدروفرمینگ لوله
۴-۱ محدودیت های شکل دهی.۶۹
۴-۲ کمانش و چروکیدگی۷۱
۴-۳ ترکیدگی ( کاهش سطح مقطع (ایجاد گلویی) – شکست )…۷۸
فصل پنجم : بررسی و تحلیل پارامترهای فرایند هیدروفرمینگ لوله
۵-۱ پیشگویی پارامترهای فرایند هیدروفرمینگ لوله..۸۴
۵-۲ فشار داخلی.۸۶
۵-۲-۱ فشار داخلی و فشار خارجی۸۶
۵-۲-۲ محاسبه فشار داخلی.۸۸
۵-۳ نیروی محوری .۹۸
۵-۳-۱ نقش نیروی محوری در فرایند هیدروفرمینگ۹۸
۵-۳-۲ محاسبه نیروی محوری۱۰۰
۵-۴ نیروی متقابل.۱۰۱
۵-۴-۱ نقش نیروی متقابل در فرایند هیدروفرمینگ….۱۰۱
۵-۴-۲ محاسبه نیروی متقابل..۱۰۳
۵-۵ پیشگویی ضخامت نهایی دیواره (میزان نازک شدگی)…۱۰۵
۵-۶ مقایسه نتایج تجربی با نتایج حاصل از پیشگویی…۱۰۹
فصل ششم : مدلسازی تحلیلی فرایند هیدروفرمینگ
۶-۱ مقدمه…۱۱۲
۶-۲ ضرورت طراحی و مدلسازی فرایند هیدروفرمینگ….۱۱۳
۶-۳ مدلسازی تحلیلی….۱۲۱
۶-۳-۱ اصول کلی۱۲۱
۶-۳-۲ محدوده تسلیم…۱۲۵
۶-۳-۳ تغییر شکل پلاستیک – ∞=ρ۲….۱۳۱
۶-۳-۴ تغییر شکل پلاستیک – r۲<∞۱۳۵
۶-۳-۵ پیشگویی احتمال شکست۱۳۶
۶-۴ مواد لوله…۱۳۹
۶-۵ نتایج۱۴۱
۶-۵-۱ محدوده تسلیم…۱۴۱
۶-۵-۲ تغییر شکل پلاستیک – m = 0..143
۶-۵-۲-۱ ρ۲=∞..۱۴۳
۶-۵-۲-۲ ρ۲<∞..۱۴۷
۶-۵-۳ ویژگی های ورق در مقابل ویژگی های لوله۱۵۰
۶-۵-۴ اصطکاک..۱۵۱
۶-۵-۵ شکست۱۵۵
۶-۶ بحث۱۵۶
۶-۷ نتیجه گیری…۱۶۰
فهرست منابع ندارد
۱-۱ مقدمه :
با استفاده از ماشین های پیشرفته جهت طراحی و کنترل ، هیدروفرمینگ۱ (شکل دهی بوسیله سیال) لوله به جریانی اقتصادی ، در راستای فرایند های مختلف ماتریس کاری ، تبدیل شده است .این تکنولوژی ، فرایندی نسبتاً جدید است ، بنابراین دانش و مطالعات وسیعی در مورد این فرایند وجود ندارد . هیدروفرمینگ لوله ،یک تکنولوژی شناخته شده است . با پیشرفتهایی که در کنترل فرایند و نیرو بوسیله کامپیوتر ، در سیستم هایی با فشار بالا صورت گرفته (بویژه با استفاده از فشار داخلی تا حد ۶۰۰۰ bar )، این فرایند به روشی مناسب و قابل قبول در تولید انبوه تبدیل گشته است .ماشین های مدرن برای پارامترهای اصلی فرایند ( یعنی فشار داخلی۲ ، نیروی متقابل۳ و تغذیه محوری۴) ، کنترل مستقلی دارند (شکل۱-۱) . نکته قابل تاکید دیگر در مورد طراحی قطعات سبک وزن وسایل نقلیه است که استفاده از این تکنولوژی را برای تولید انبوه این قطعات افزایش میدهد . در این فصل ، تکنولوژی هیدروفرمینگ بصورت بنیادین مرور میشود و اینکه چگونه پارامترهای مختلفی از قبیل خواص مواد لوله ای شکل، هندسه پیشفرم دهی ، روغنکاری و فرایند های کنترل بر روی طراحی و
۱. Tube Hydroforming ۲. Internal Pressure
۳. Counter Force ۴. Axial Feeding
کیفیت محصول تأثیر میگذارند، مورد بررسی واقع میشود . در ادامه روابط بین فرایند های متغیر و هندسه قطعه مطرح شده است و در پایان فصل ، وضعیت فعلی این تکنولوژی و پیامد های بحرانی آن برای پیشرفت های آتی مورد بررسی قرار گرفته است
شکل ۱-۱: نیروهای موثر در هیدروفرمینگ
۱-۲ شرح فرایند
ترتیب فرایند برای یک نوع فرایند هیدروفرمینگ در شکل (۱-۲) نشان داده شده است . فشار داخلی سیال ،پس از بسته شدن قالب ها ، برای وارد کردن نیرو و فشار بر روی ماده ، در ناحیه تغییر شکل افزایش میابد . در طی این فرایند تغذیه محوری و فشار داخلی هم زمان با هم کنترل میشوند تا قالب شکل دهی ماده بهبود یابد (شکل ۱-۳ ) . با این وجود ممکن است برای فرم دادن یک گوشه کوچک ، نیاز به فشار بزرگی باشد . در پایان فرایند کالیبراسیون ، با کشیدن ماده در گوشه با افزایش فشار داخلی ، انجام میشود . در این مرحله هنگامیکه فشار داخلی خیلی زیاد است ، امکان وارد ساختن فشار بر ماده اضافی ، برای تغذیه به طرف منطقه تغییر شکل ، به دلیل بزرگ بودن نیروهای اصطکاکی وجود ندارد .
در دیگر نسخه های فرایند هیدروفرمینگ (شکل ۱-۴) یک فشار کم سیال ، ممکن است در طی مدتی که قالب بسته است ، کافی باشد . بنابراین به قطعه لوله ای شکل ، توسط سیالی رقیقتر و فشار داخلی کمتر ، به طرف گوشه های قالب نیرو وارد میشود و فرم دهی میگردد .
شکل ۱-۴ : مراحل فشار در نسخه ای از فرایند هیدروفرمینگ
۱-۳ کاربردهای رایج
از مهمترین کاربرد های هیدروفرمینگ لوله میتوان به کاربرد آن در صنایع مربوط به خودروسازی و صنایع هواپیما اشاره کرد . در ساخت وسایل بهداشتی نیز این فرایند کاربرد دارد . شکل ۱-۵ برخی از کاربردهای هیدروفرمینگ را در یک خودرو نشان میدهد .
کاربردهای مهم در صنایع خودروسازی عبارتند از :
سیستم اگزوز – محور بادامک – قابهای رادیاتور – اکسل ( محور ) عقب و جلو – چارچوب موتور۱– میل لنگ ها – بدنه صندلی و بخش های دیگری از بدنه .
برخی از کاربردهای مشهور هیدروفرمینگ عبارتند از :
اکسل عقب BMW در ۵۰۰ سری – اگزوز چند راهه مرسدس بنز – ریل داخلی سقف و چارچوب موتور بوییک پارک اونیو۲
شکل ۱-۵ : قطعاتی که بوسیله هیدروفرمینگ شکل دهی شده اند .
۱-۴ مزایا و معایب :
هیدروفرمینگ لوله در مقایسه با روشهای سنتی ساخت که توسط قالب گیری و جوشکاری انجام میشوند ، چندین مزیت دارد . این مزایا عبارتند از :
- استحکام قطعه
- کاهش وزن
- کاهش هزینه تجهیزات و هزینه های ابزار پردازی بدلیل قطعات کمتر
- نیاز به عملیات ثانویه کمتر
- بسته بودن تلورانس ابعادی
- کاهش میزان دور ریز
- کاهش تعداد قطعات
- بهبود قدرت ساختاری و سفتی۱ و چقرمگی
- پایین بودن میزان واجهش۲
۱۰. عدم احتیاج به ابزاری جهت حفاظت از قطعه در حین فرایند
۱۱. راندمان و بهره وری بالای فرایند
هیدروفرمینگ لوله معایبی را نیز در بر دارد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
۱- آهسته بودن سیکل کاری
۲- گران بودن تجهیزات
۳- فقدان دانشی پایه ای و وسیع درباره فرایند و طراحی ابزار
۴- برای مونتاژ کردن قطعاتی که تحت این روش شکل دهی میشوند ، نیاز به تکنیک های جدید جوشکاری است .
زمان ساخت یک قطعه در هیدروفرمینگ ممکن است تا ۴۰ ثانیه وقت بگیرد که البته این زمان بستگی به پیچیدگی قطعه دارد و تقریبا این زمان سه برابر زمانی است که در فرایند قالب زنی (استمپینگ) صرف میشود . عملیات ثانویه تکمیلی مانند هیدرو- سوراخکاری میتواند در کاهش زمان سیکل عملیاتی این فرایند بکار رود ، بنابراین بایستی برای کاهش زمان سیکل ، عملیات ثانویه (مانند سوراخکاری و خمکاری و… ) با هیدروفرمینگ ترکیب گردد . لذا برای امکان پذیر بودن فرایند هیدروفرمینگ برای هر قطعه روشهای سنتی قالب گیری و جوشکاری ، بایستی به صورت جداگانه در نظر گرفته شوند ( هم از نظر صرفه اقتصادی و هم از نظر مکانیکی ) . شبیه سازی های کامپیوتری میتواند جهت بهینه سازی فرایند بصورت گسترده ای مورد استفاده قرار گیرد .