پارس پروژه پرتال خدمات دانشگاهی
کد محصول: me16
فرمت فایل word
تعداد صفحات : 160 صفحه
قیمت : 35000 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…1
فصل اول : آشنایی با فرایند هیدروفرمینگ لوله
1-1 مقدمه…3
1-2 شرح فرایند…4
1-3 کاربردهای رایج.6
1-4 مزایا و معایب7
1-5 برخی فاکتورهای موثر در فرایند هیدروفرمینگ لوله.9
1-6 مواد لوله و قابلیت شکل پذیری…10
1-7 اصطکاک13
1-7-1 مدل اصطکاک کولام14
1-7-2 مدل تنش برشی…15
1-7-3 نواحی اصطکاکی و روغن ها….15
1-8 خمکاری و پیشفرم دهی لوله…17
1-9 هیدروفرمینگ بعنوان یکی از روشهای استفاده از سیال در کشش عمیق.21
1-10 تجهیزات…22
1-11 جوشکاری لیزر بعنوان فرایند تکمیلی برای هیدروفرمینگ.24
فصل دوم : تست انبساط هیدرولیکی
2-1 مقدمه26
2-2 اصطکاک و روغنکاری و تست های مربوطه….27
2-3 تعیین قابلیت شکل پذیری و تنش های جاری توسط تست انبساط هیدرولیکی.31
2-3-1 تست کشش31
2-3-2 تعیین تنش جاری.35
2-3-2-1 تعیین تنش جاری با استفاده از روش تحلیلی…38
2-3-2-2 معادلات روش تحلیلی برای تعیین تنش جاری38
2-4 کنترل کیفیت لوله ها39
2-5 خلاصه43
فصل سوم : مدلهای تحلیلی و شبیه سازی در هیدروفرمینگ
3-1 مقدمه45
3-2 کاربرد آنالیز المان محدود در بهینه سازی فرایند هیدروفرمینگ…48
3-3 مثالی از تولیدات سری…50
3-4 معیارهای انتخاب مواد…51
3-5 تکنولوژی پرس51
3-6 مقدمه ای بر شبیه سازی هیدروفرمینگ….56
3-7 مراحل فرایند هیدروفرمینگ…58
3-8 شبیه سازی شکل دهی لوله60
3-9 شبیه سازی خمکاری لوله…62
3-10 شبیه سازی پیشفرم دهی..65
3-11 شبیه سازی هیدروفرمینگ….65
3-11-1 تجزیه و تحلیل دوبعدی بر اساس انالیز المان محدود….65
3-11-2 تجزیه و تحلیل سه بعدی بر اساس انالیز المان محدود.66
3-12 ارزیابی مقاومت قالب و پرس هیدروفرمینگ….67
فصل چهارم : پیشگویی محدودیت های شکل دهی در فرایند هیدروفرمینگ لوله
4-1 محدودیت های شکل دهی.69
4-2 کمانش و چروکیدگی71
4-3 ترکیدگی ( کاهش سطح مقطع (ایجاد گلویی) – شکست )…78
فصل پنجم : بررسی و تحلیل پارامترهای فرایند هیدروفرمینگ لوله
5-1 پیشگویی پارامترهای فرایند هیدروفرمینگ لوله..84
5-2 فشار داخلی.86
5-2-1 فشار داخلی و فشار خارجی86
5-2-2 محاسبه فشار داخلی.88
5-3 نیروی محوری .98
5-3-1 نقش نیروی محوری در فرایند هیدروفرمینگ98
5-3-2 محاسبه نیروی محوری100
5-4 نیروی متقابل.101
5-4-1 نقش نیروی متقابل در فرایند هیدروفرمینگ….101
5-4-2 محاسبه نیروی متقابل..103
5-5 پیشگویی ضخامت نهایی دیواره (میزان نازک شدگی)…105
5-6 مقایسه نتایج تجربی با نتایج حاصل از پیشگویی…109
فصل ششم : مدلسازی تحلیلی فرایند هیدروفرمینگ
6-1 مقدمه…112
6-2 ضرورت طراحی و مدلسازی فرایند هیدروفرمینگ….113
6-3 مدلسازی تحلیلی….121
6-3-1 اصول کلی121
6-3-2 محدوده تسلیم…125
6-3-3 تغییر شکل پلاستیک – ∞=ρ2….131
6-3-4 تغییر شکل پلاستیک – r2<∞135
6-3-5 پیشگویی احتمال شکست136
6-4 مواد لوله…139
6-5 نتایج141
6-5-1 محدوده تسلیم…141
6-5-2 تغییر شکل پلاستیک – m = 0..143
6-5-2-1 ρ2=∞..143
6-5-2-2 ρ2<∞..147
6-5-3 ویژگی های ورق در مقابل ویژگی های لوله150
6-5-4 اصطکاک..151
6-5-5 شکست155
6-6 بحث156
6-7 نتیجه گیری…160
فهرست منابع ندارد
1-1 مقدمه :
با استفاده از ماشین های پیشرفته جهت طراحی و کنترل ، هیدروفرمینگ1 (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 6000 bar )، این فرایند به روشی مناسب و قابل قبول در تولید انبوه تبدیل گشته است .ماشین های مدرن برای پارامترهای اصلی فرایند ( یعنی فشار داخلی2 ، نیروی متقابل3 و تغذیه محوری4) ، کنترل مستقلی دارند (شکل1-1) . 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
1. Tube Hydroforming 2. Internal Pressure
3. Counter Force 4. 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 1-1: نیروهای موثر در هیدروفرمینگ
1-2 شرح فرایند
ترتیب فرایند برای یک نوع فرایند هیدروفرمینگ در شکل (1-2) 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 1-3 ) . 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 1-4) 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 1-4 : مراحل فشار در نسخه ای از فرایند هیدروفرمینگ
1-3 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 1-5 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 موتور1– میل لنگ ها – بدنه صندلی و بخش های دیگری از بدنه .
برخی از کاربردهای مشهور هیدروفرمینگ عبارتند از :
اکسل عقب BMW در 500 سری – اگزوز چند راهه مرسدس بنز – ریل داخلی سقف و چارچوب موتور بوییک پارک اونیو2
شکل 1-5 : قطعاتی که بوسیله هیدروفرمینگ شکل دهی شده اند .
1-4 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 سفتی1 و چقرمگی
- پایین بودن میزان واجهش2
10. عدم احتیاج به ابزاری جهت حفاظت از قطعه در حین فرایند
11. راندمان و بهره وری بالای فرایند
هیدروفرمینگ لوله معایبی را نیز در بر دارد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
1- آهسته بودن سیکل کاری
2- گران بودن تجهیزات
3- فقدان دانشی پایه ای و وسیع درباره فرایند و طراحی ابزار
4- 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 40 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 .