بررسی تاثیر فشار سیال بر شکل‏پذیری ورق‏های فلزی با استفاده از روش هیدروفرمینگ ثابت و نوسانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی مکانیک

2 دانشیار دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 استادیار دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی نوشیروانی

چکیده

امروزه به صورت کلی دو نوع روش شکل‏دهی در تولید بدنه و اجزای فلزی کشتی‏ها و شناورها استفاده می‏شود که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این مقاله با بهره‌گیری از روش هیدروفرمینگ با فشار نوسانی قابلیت شکل‌پذیری ورق‌های فلزی افزایش داده شده و نشان داده شده است که نسبت به روش‌های مرسوم، می‌توان ورق فولادی را با ارتفاع بیشتری شکل داد. بدین منظور یک قالب هیدروفرمینگ ورق به گونه‌ای ساخته شد که در آن قطعات استوانه‌ای با ارتفاع مختلف شکل داده شد. قطعه استوانه‌ای به عنوان یک شکل استاندارد برای شکل‌دهی انتخاب گردید. برای اعمال فشار روغن با حالت‌های مختلف، یک دستگاه ساخته شد که توانایی ایجاد مسیرهای فشار نوسانی مانند حالت‌های سینوسی، مثلثی، پله‌ای و ذوزنقه‌ای را داشت. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از روغن با فشار ثابت 180 بار، عمق شکل‌دهی نسبت به حالت بدون روغن به میزان 25/56 درصد افزایش می-یابد. همچنین افزایش فشار روغن در زیر ورق، باعث افزایش ارتفاع پارگی می شود. در صورت استفاده از فشار نوسانی در محدوده 180 الی 220 بار با فرکانس 20 هرتز، ارتفاع پارگی نسبت به حالت بدون روغن و روغن با فشار ثابت 220 بار به ترتیب بیش از 4 برابر و 82/47 درصد افزایش یافته است. مشاهده شد که با افزایش فشار، انحراف از معیار ضخامت قطعات بیشتر می‌شود. ولی در صورت استفاده از فشار نوسانی انحراف از معیار ضخامت قطعه نسبت به فشار ثابت 220 بار، کمتر می‌باشد. این در حالی است که عمق شکل‌دهی قطعه با فشار نوسانی تقریباً 50 درصد بیشتر حالت فشار ثابت 220بار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of fluid pressure on formability of metal sheets by using fixed and pulsating sheet hydroforming method

نویسندگان [English]

  • Yahya Gholiyan 1
  • Majid Elyasi 2
  • Mohammad Javad Mirnia 3
1 Babol Noshirvani University of Tecnology
2 Member of academic Staff, Babol Noshirvani University of Technology
3 Member of academic staff, Babol Noshirvani University of Technology
چکیده [English]

Today there are generally two types of forming methods used in the manufacture of body and metal components for ships and vessels, each of which has its own advantages and disadvantages. In this paper, the use of pulsating pressure hydroforming method has increased the formability of metal sheets and it has been shown that steel plate can be formed with higher height than conventional methods. For this purpose, a sheet hydroforming die was made in which cylindrical workpieces of different heights were formed. The cylindrical workpiece was chosen as a standard shape for forming. To apply the oil pressure with different modes, a device was developed that was capable of generating pulsating pressure paths such as sinusoidal, triangular, stepped and trapezoidal states. The results showed that if the oil was applied at a constant pressure of 180 bar, the formation depth increased by 56.25% compared to the oil-free state. Also, increasing the oil pressure under the sheet increases the height of the rupture. Using pulsating pressure in the range of 180 to 220 bar with a frequency of 20Hz, the rupture height was increased more than 4 times and 47.82%, respectively, without oil and with 220 bar constant pressure. It was observed that as the pressure increased, the deviation from the thickness distribution increased. However, if the pulsating pressure is used, the deviation from the standard thickness of the workpeice is less than 220 bar. However, the forming depth of the workpiece with pulsating pressure is approximately 50% greater than the constant pressure state of 220 bar.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sheet hydroforming
  • Formability Increase
  • Fixed and Pulsating Pressure
  • Pulsating Pressure Unit
[1]  Storch, R. L., Hammon, C. P., and Bunch, H. M. "Ship production", 1988.
[2] Zhang, S.H. "Developments in hydroforming" Jornal of Materials Processing Technology, Vol. 91, no. 1, pp.236-244, 1999.
[3] Lang, L.H.,  Wang, Z.R.  Kang, D.C.,  Yuan, S.J., Zhang, S.H., Danckert, J., Nielsen, K.B.  "Hydroforming highlights: sheet hydroforming and tube hydroforming" Jornal of Materials Processing Technology, Vol. 151, no. 1, pp. 165-177, 2004.
[4] Mori, K., Patwari, A., Maki, S. "Improvement of formability by Oscillation of Internal pressure in pulsating hydroforming of Tube"CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 53, no. 1, pp. 215-218, 2004.
[5] Zhang, S., Yuan, A., Wang, B., Zhang, H. Wang, Z. "Influence of loading path on formability of 304 stainless steel tubes" Science in China Series E: Technological Sciences, Vol. 52, no. 8, pp. 2263-2268, 2009.
[6] Loh-Mousavi, M. Bakhshi-Jooybari, M.  Mori, K. "Mechanism of Improvement of Formability in Pulsating Hydroforming of T-shape Tubes" AUT Jornal of Modeling and Simulation, Vol. 42, no. 1, pp. 29-35, 2010.
[7] Yang, L., Rong, H., He, Y. "Deformation behavior of a thin-walled tube in hydroforming with radial crushing under pulsating hydraulic pressure" Jornal of materials engineering and performance, Vol. 23, no. 2, pp.429-438, 2014.
[8] اشرفی و خلیلی، مطالعه سخت‏شوندگی در فرایند هیدروفرمینگ پالسی قطعات T شکل، مجله مهندسی مکانیک مدرس، جلد 15، شماره 4، صفحه  401 الی 412،  1394.
[9] Yang, L., Wu, C., He, Y. "Dynamic frictional characteristics for the pulsating hydroforming of tubes" The International Jornal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 86, no. 1-4, pp.347-357, 2016.
[10] Anaraki, A. T., Loh.Mousavi, M., Wang, L."Experimental and numerical investigation of the influence of pulsating pressure on hot tube gas forming using oscillation heating" The International Jornal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 97, no. 9-12, pp. 3839-3848, 2018.