مطالعه تجربی و عددی فرآیند خمکاری کششی دورانی لوله‌های جدار نازک SS-304 با استفاده از مندرل‌های پلی یورتان و نیتریل

Abstract

یکی از روش­های شکل­دهی لوله­ها، روش خمکاری کششی-دورانی است. امروزه خمکاری لوله­های جدارنازک با شعاع انحنای کم یک فرآیند تولیدی پرکاربرد در صنایع خودروسازی، نظامی و هوافضا به شمار می­رود که برای خمکاری قطعات با استحکام بالا، استفاده می‌شود. در این مقاله ابتدا مدل‌های لازم برای انجام شبیه­سازی فرایند خم لوله، ایجاد شد و در ادامه خصوصیات مکانیکی لازم برای فولاد 304 و الاستومرها تعیین گردید. در ادامه به بررسی تجربی و عددی نیروی شکل­دهی و تغییرات ضخامت دیواره­ی لوله پرداخته شد. شبیه­سازی فرآیند با استفاده از مندرلهای الاستومری پلی­یورتان و نیتریل با استفاده از نرم­افزار المان محدود آباکوس بر روی فولاد 304 انجام گرفت که با مقایسه­ی بین نتایج شبیه­سازی و تجربی، انطباق خوبی بین نتایج مشاهده شد. همچنین اثرات پارامترهای فرآیند شامل جنس مندرل، قطر لوله و شعاع خم بر حداکثر نیروی شکل­دهی توسط آنالیز فاکتوریال مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر نیروی شکل­دهی برای هر دو نوع جنس مندرل برای لوله­هایی با قطر کم و شعاع انحنای بالا حاصل می­گردد. همچنین، با افزایش 30 درصدی شعاع خم برای لوله­های با قطر کمتر، نیروهای خمکاری 5 برابر می­شوند. ضمناً، در قطر و شعاع خم برابر، نیروهای خمکاری در حالت استفاده از مندرل پلی­یورتان 25 درصد بیشتر از مندرل نیتریل می­باشد.