پایان نامه ها و مقالات

پایان نامه با موضوع شبیه‌سازی، مخروطی، سنبه، فرآیند

دی ۸, ۱۳۹۷

لاستیکی تمایل زیادی به استفاده از این روش ندارند. در نتیجه در این رساله، روش هیدروفرمینگ استاندارد در اولویت قرار نگرفت. در روشهای کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و هیدرودینامیکی با فشار یکنواخت نسبت به دیگر روشها، نسبت کشش بالاتر می‌باشد. در این دو روش از آنجا که ورق با ورق‌گیر درگیر نمی‌باشد یعنی بین ماتریس و ورق‌گیر آزاد است، با توجه به اعمال فشار شعاعی روی لبه ورق، ورق راحت‌تر میتواند در محفظه قالب جاری شود. روش هیدرودینامیکی با فشار یکنواخت به دلیل استفاده از یک رینگ آب‌بندی در صنعت از اولویت کمتری نسبت به روش هیدرودینامیکی با فشار شعاعی برخوردار می‌باشد. در نتیجه، روش هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به عنوان روش هیدروفرمینگ در این رساله برگزیده شد.
4-3- تایید شبیه‌سازی
یکی از موارد بسیار مهم در مطالعه با استفاده از نرم افزار اجزای محدود بررسی صحت نتایج شبیه‌سازی می‌باشد. روشهای متفاوتی برای تایید نتایج شبیه‌سازی وجود دارد. در این مطالعه، با مقایسه نمودار نیروی تجربی با نیروی بدست آمده از شبیه‌سازی صحت شبیه‌سازی مورد تایید قرار گرفت. همچنین با مقایسه منحنی توزیع ضخامت در حالت شبیه‌سازی و تجربی صحت شبیه‌سازی مورد تایید مضاعف قرار گرفته است. شکل(4-3) منحنی‌های نیرو و توزیع ضخامت را در حالت شبیه‌سازی و تجربی نشان می‌دهد. همانطور که مشاهده می‌شود تطابق خوبی بین این دو منحنی وجود دارد بیشترین اختلاف بین نتایج شبیه‌سازی با نتایج تجربی برای پارامترهای نیرو و توزیع ضخامت به ترتیب 6%و 5% می‌باشد.

شکل (4-3) نتایج شبیه‌سازی و تجربی برای نمونه مسی، الف- منحنی نیرو- جابجایی، ب- منحنی توزیع ضخامت
4-4- بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر شکل‌دهی قطعه مخروطی
4-4-1- مقدمه
همانطور که در بخش (1-5) اشاره شد، یکی از اهداف اصلی این رساله شکل‌دهی قطعات مخروطی نوک‌تیز بوده‌است. هم در آزمایش‌های تجربی و هم در شبیه‌سازی ملاحظه گردید که در صورت وجود داشتن نوک‌تیز در قطعه مخروطی، در همان مراحل اولیه شکل‌دهی در نمونه پارگی ایجاد می‌‌گردد. برای دستیابی به قطعه مخروطی و بطور خاص قطعه نوک‌تیز در فرآیند کشش عمیقی هیدرودینامیکی با فشار شعاعی لازم بود تا تاثیر پارامترهای موثر بر چگونگی شکل‌دهی قطعه مخروطی مورد بررسی قرار گیرد و بر آن اساس پارامترهای فرآیند بطور مناسب انتخاب گردد. از این رو، در گام اول قطعه مخروطی ناقص با بدنه استوانه‌ای انتخاب گردید تا بتوان تاثیر پارامترهای فرآیند را بدست آورد.
از مهمترین پارامترهایی که بر شکل‌دهی قطعه مخروطی در فرآیند هیدرودینامیکی با فشار شعاعی موثرند می‌توان به پارامترهای فرآیند یعنی مسیر فشار، پارامترهای ورق یعنی جنس و ضخامت ورق و پارامترهای قالب یعنی زاویه مخروط، ارتفاع مخروط، شعاع قسمت‌های مختلف سنبه و ضریب اصطکاک اشاره کرد. در ذیل تاثیر این پارامتر‌ها بررسی می‌شود.
برای بررسی تاثیر پارامترهای شکل‌دهی قطعه مخروطی در روش هیدرودینامیکی با فشار شعاعی، قطعه مخروطی نشان داده شده در شکل (4-4) انتخاب گردید. جزئیات قطعه مورد نظر در جدول (4-1) آمده است.

مطلب مشابه :  منبع پایان نامه ارشد درموردانرژی مصرفی، مصرف انرژی

شکل (4-4) هندسه پارامتر‌ی قطعه مخروطی برای بررسی تاثیر پارامترهای موثر در فرآیند
همانطورکه از جدول (4-1) پیداست، برای قطعه نشان داده در شکل (4-4) چهارنوع قطعه با هندسه، جنس و ضخامت مختلف در نظر گرفته شد که در آن جدول با قطعاتA ،B ، C وD معرفی گردیدند. ابعاد این قطعات متناسب با دو قطعه صنعتی مورد بررسی انتخاب گردید. قطعه‌های A،B وC از نظر اندازه، به جز ضخامت، هم اندازه با قطعه کوچک صنعتی و 1:8 قطعه بزرگ صنعتی و قطعه D از نظر اندازه، به جز ضخامت، 1:2 قطعه بزرگ صنعتی انتخاب شد.
جدول (4-1) جزئیات قطعه نشان داده شده در شکل(4-4)، ابعاد به mm
اندازه و نوع قطعه

مقدار نسبت داده شده به قطعه

قطعه (A ، B و C)
قطعه (D)
جنس ورق
فولاد C:St14 مس خالص A, B:
مس خالص
ارتفاع ناحیه مخروطی، h1
20
40

ارتفاع ناحیه استوانه‌ای، h2
18
16
شعاع سر مخروطی، R1
8
12
شعاع ناحیه استوانه‌ای، R2
75/20
39
شعاع نوک مخروط، r1
5/3
8
شعاع بین استوانه- مخروط، r2
5/5
8
ضخامت اولیه ورق، t0
2,A: 1, B: 1C:
5/2
4-4-2- بررسی تاثیر مسیر فشار
هندسه کلی نشان داده شده در شکل (4-4) برای تحلیل در بخش‌های 4-4-2 تا 4- 4- 5 به زاویه مخروط 600 مقید گردیده است.
همانطور که در جدول (4-1) نشان داده شده است، اندازه‌های قطعه D با قطعاتA ، B وC از نظر ابعاد کلی متفاوت است. از طرفی، ضخامت ورق نیز یکی از پارامتر‌های هندسی است که تغییر می‌کند و تغییر آن موجب تغییر در طراحی و یا تغییر ابعاد سنبه و نیز فاصله بین ورق‌گیر و ماتریس (G) می‌گردد. از این رو، ابعاد مجموعه قالب نیز ثابت نخواهد بود. در این قالب‌ها همانطور که قبلا اشاره شد فاصله بین ورق‌گیر و ماتریس به اندازهmm 2/0 از ضخامت ورق بیشتر است. شکل(4-5) ابعاد قالب را به صورت پارامتری نشان می‌دهد. ابعاد قالب برای این چهار قطعه در جدول (4-2) نشان داده شده است. ابعاد سنبه متناسب با ابعاد قطعه بیان شده در جدول(4-1) می‌باشد.

شکل (4-5) هندسه پارامتری مجموعه قالب هیدرومکانیکی بصورت
جدول (4-2) جزئیات ابعاد مجموعه قالب شکل(4-5)، ابعاد به mm
پارامتر
مقدار نسبت داده شده به قطعه

قطعه (A ، B و C)
قطعه D
قطر داخلی ماتریس، Dd
44
A: ,46 B:C:
86
قطر سوراخ ورق‌گیر، Dh
42
83
قطر بلانک، Db
78
130
شعاع ورق‌گیر، rh
3
3
شعاع ماتریس، rd
4
5
فاصله بین ورق‌گیر و ماتریس، G
A: 2/2 , B:C:2/1
7/2

مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه ارشد با موضوعرفتار مصرف کننده، اندازه بازار، منابع مرجع

از آنجا که یکی از اهداف این پژوهش رفع یک نیاز عملی صنعتی بوده است، در انجام تحقیق سعی شده است تا مسیر فشار حتی المقدور در عمل بسادگی قابل دستیابی باشد. در این راستا، مسیر فشاری که با استفاده از حرکت سنبه در قالب بوجود می‌آید، مورد استفاده قرار گرفت. در این مسیر، در حین انجام آزمایش‌ها با حرکت سنبه به درون حفره ماتریس فشار سیال افزایش می‌یافت و از این طریق فشار مورد نیاز برای شکل‌دهی تامین می‌گردید. با این وجود، جهت تامین فشار اولیه پیش‌بشکه‌ای از یک واحد هیدرولیکی نیز استفاده شد. بمنظور تنظیم حداکثر فشار، یک شیر کنترل فشار مورد استفاده قرار گرفت. برای بهبود بخشیدن به جریان فلز در حین فرآیند هیدروفرمینگ، ابتدا یک فشار اولیه محدودی در زیر ورق اعمال گردید. سپس همزمان با حرکت سنبه و افزایش فشار درون محفظه ماتریس، ورق به داخل ماتریس کشیده شد. پس از رسیدن فشار سیال به فشار حداکثر، شیر کنترل فشار باز گردید و از آن پس عملیات شکل‌دهی با فشار ثابت انجام گرفت. بدلیل استفاده از نوع فرآیند هیدروفرمینگ در این پژوهش، آب‌بندی انجام شده بین ورق‌گیر و ماتریس از نوع فلز با فلز بوده و از هیچ اورینگی برای آب‌بندی استفاده نگردید. در نتیجه، از فاصله بین ورق‌گیر و ماتریس سیال نشت می‌کرد. از این رو، امکان اعمال فشار اولیه بالا وجود نداشت. در این مجموعه قالب، حداکثر فشار اولیه قابل اعمال MPa2 بود. شکل (4-6) مسیر فشار نمونه اعمالی در این پژوهش را نشان می‌دهد که در آن مسیر OA، فشار اولیه MPa2 است که بدون حرکت سنبه اعمال گردید. مسیر BC مسیر فشار ثابت و حداکثر فشار اعمالی است که در طی آن سیال از شیر کنترل فشار تخلیه می‌گردد. مسیر AB مسیر فشار خطی است که شیب آن با تغییر در سرعت سنبه، شکل و ضخامت ورق تغییر می‌کند. در کل این رساله، جز در حالت بررسی تاثیر سرعت سنبه، این پارامتر ثابت و برابر با mm/min200 در نظر گرفته شد. بنابراین شیب مسیرAB در شکل (4-6- الف) تابع شکل قطعه و ضخامت ورق خواهد بود. از طرفی بدست آوردن مسیر فشار AB یعنی فشار بر حسب کورس امکان پذیر نبود چون مانومتر دیجیتالی استفاده شده مسیر فشار را بر حسب زمان ثبت می‌نمود. مسیر فشار نمونه اعمالی در آزمایش بصورت فشار بر حسب زمان را می‌توان مطابق شکل(4- 6- ب) نشان داد. یادآور می‌گردد که در شکل زمان صفر لحظه آغاز حرکت سنبه می‌باشد. از این رو، مسیر OA بر روی محور قائم قرار خواهد داشت. جهت معرفی مسیر نشان داده شده در شکل(4-6-الف)، نیاز به تعیین کورس متناظر با نقطه B بوده است. همانگونه که ذکر گردید با داده‌های مانومتر دیجیتال زمان متناظر با نقطه B در شکل(4-6- ب) معلوم می‌باشد. با فرض رابطه ساده خطی بین جابجایی و زمان و در یک سرعت معین سنبه مقدار جابجایی متناظر با نقطه B بدست خواهد آمد. در عمل، برای هر قطعه A تا D ورق با ضخامت معین مورد آزمایش قرار گرفت و شیب مربوط به مسیر فشار- جابجایی AB بدست آمد. شکل (4-7) مسیرهای فشار تعریف شده را در فشارهای نهایی مختلف برای قطعه‌های A، B ، C و D نشان می‌دهد که در انجام شبیه‌سازی مورد استفاده قرار گرفته است. برای دو قطعه B و C بخاطر یکسان بودن هندسه و ضخامت ورق مسیر فشار یکی در نظر گرفته شد.

مطلب مشابه :  تحقیق دربارهامام سجاد، دستور زبان

شکل (4-6) مسیر فشار نمونه اعمالی در آزمایش
شکل (4-7)
شکل (4-8) مسیر فشار برای چهار قطعه مخروطی، الف- قطعه A، ب- قطعه‌های B و C ، ج- قطعه D
برای بررسی دقیق‌تر تغییرات ضخامت، قطعه مخروطی مطابق شکل (4-8-الف) برش داده شده و منحنی‌های توزیع ضخامت در امتداد مسیر عمود بر آن مقطع برش تعیین گردیدند. همچنین مسیر یاد شده مطابق شکل(4-8- ب) به نواحی مختلفی تقسیم شده است.

شکل (4-9) الف- مسیر مشخص شده برای تعیین منحنی‌های توزیع ضخامت، ب- ناحیه‌های مورد مطالعه در قطعه
در نتایج شبیه‌سازی برای قطعه A مشاهده شد که تا فشار بیشینه کمتر از MPa5/12 قطعه مخروطی در ناحیه تماس شعاع نوک سنبه با ورق دچار پارگی می‌گردد. در این حالت، به دلیل پایین بودن سطح فشار شکل‌دهی، ورق بخوبی بر روی دیواره‌ی سنبه جریان نمی‌یابد، در ناحیه تماس شعاع نوک سنبه با ورق کرنش زیاد ایجاد می‌شود و فرآیند شکل‌دهی شبیه فرآیند کشش عمیق سنتی عمل می‌کند که در نهایت منجر به پارگی قطعه مخروطی می‌شود. نتیجه تجربی این موضوع را مورد تایید قرار داد. شکل (4-9) مدل شبیه‌سازی شده و قطعه شکل داده شده A را برای فشار MPa10نشان می‌دهد. همانطور که در فصل3 بیان شد در شبیه‌سازی برای پیش بینی پارگی از معیار حداکثر نازک شدگی استفاده شده است و درشکل محل پارگی با توجه به حداکثر کرنش نشان داده شده است.

No Comments

Leave a Reply