دانلود پایان نامه ارشد : مطالعه تجربی و شبیه سازی فرآیند خم­کاری لوله جدار نازک به روش هیدروفرمینگ

دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

دانشكده مهندسی مكانیك

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش ساخت تولید

 عنوان:

مطالعه تجربی و شبیه سازی فرآیند خم­کاری لوله جدار نازک به روش هیدروفرمینگ و تولید لوله جدار نازک

 جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک- ساخت وتولید

 استادان راهنما:

دکتر عبدالحمید گرجی

دکتر محمد بخشی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

لوله­های خم­کاری شده جدار نازک کاربرد بسیار وسیعی در صنایع فضایی، هواپیماسازی، خودروسازی و دیگر صنایع دارد. مساله کاهش وزن و کاهش فضای اشغال شده توسط لوله­ها سبب شده است تا این قطعات با شعاع خم کوچک شکل­دهی شوند. خم­کاری لوله با شعاع خم کوچک نیازمند به کارگیری روش­های نوین خم­کاری می­باشد، زیرا با کاهش شعاع خم­کاری امکان ایجاد عیوب چین خوردگی در شعاع داخلی خم، نازک شدگی بیش از حد جداره بیرونی لوله، تغییر شکل سطح مقطع و مانند آنها افزایش می­یابد.

یکی از روش­هایی که برای خم­کاری لوله­های جدار نازک با شعاع­های خم کوچک مورد استفاده قرار می­گیرد، خم­کاری به روش هیدروفرمینگ است. این روش در مقایسه با سایر روش­های خم­کاری لوله دارای مزایای بسیار زیادی مانند بهبود کیفیت سطحی، کاهش تغییرات ضخامت، افزایش استحکام و کاهش هزینه، به خصوص در مورد قطعات پیچیده، می باشد. در این پژوهش ابتدا لوله­های انتها بسته بدون درز به وسیله فرآیندهای کشش عمیق و اتوکاری تولید گردیده است.سپس، فرآیند خم­کاری این لوله با نسبت­ شعاع خم به قطر (R/D) برابر 1 توسط فرآیند جدید خم هیدروفرمینگ به صورت تجربی و شبیه­سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پس از بررسی مسیر فشار، مسیر فشاری که در آن لوله بدون چروکیدگی به طور کامل شکل قالب را به خود می­گیرد، بدست آمد. بعلاوه، اثر تغییرات فشار بر توزیع ضخامت لوله در شعاع داخلی و شعاع خارجی ناحیه خم لوله مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، نحوه شکل­گیری لوله در نسبت­های (R/D) ثابت با تغییر همزمان شعاع خم و قطر لوله و نحوه شکل­گیری لوله در نسبت­های (R/D) متغیر کمتر از یک در قطر لوله ثابت با یکدیگر مقایسه شد. همچنین اثر ضریب اصطکاک میان قالب و دیواره لوله نیز مورد بررسی قرار گرفت.

کلمات کلیدی: خم­کاری لوله، هیدروفرمینگ لوله، فشار داخلی، شبیه‌سازی اجزای محدود

فهرست مطالب

1    کلیات    1

1-1-   مقدمه            2

1-2-   تعریف ها و پارامترهای خم­کاری… 4

1-3-   روش­های خمکاری لوله. 5

1-3-1-    خم­کاری هیدروفرمینگ   5

1-3-2-    خم­کاری فشاری            6

1-3-3-    خم­کاری کششی دورانی… 8

1-3-4-    خم­کاری تحت فشار    10

1-3-5-    خم­کاری کوبهای          11

1-3-6-    خم­کاری غلتکی            12

1-4-   عیوب خم­کاری لوله. 14

1-4-1-    برگشت فنری        …………….. 14

1-4-2-    چین­خوردگی         …………………. 15

1-4-3-    عدم گردی (بیضوی شدن) سطح مقطع.. 16

1-4-4-    تغییرات ضخامت            17

1-4-5-    پارگی                           18

1-5-   مراحل انجام پژوهش…. 18

فصل دوم   19

2    مروری بر پژوهش­های انجام شده  19

2-1-   مقدمه            20

2-2-   پژوهش­های انجام شده پیرامون خم­کاری لوله. 20

2-3-   اهداف پژوهش…. 43

3    مراحل آزمایشگاهی    46

3-1-   مقدمه            47

3-2-   معرفی تجهیزات استفاده شده در آزمایش­ها 47

3-2-1-    دستگاه آزمایش              47

3-2-2-    قالبهای استفاده شده 48

1-1-1-1-      قالب کشش عمیق                                  48

1-1-1-2-      قالب اتوکشی                                                50

1-1-1-3-      قالب خم­کاری                                              52

3-2-3-    سیستم تامین فشار    53

3-2-4-    سیال هیدرولیکی          55

3-2-5-    وسایل اندازه­گیری        56

3-3-   تعیین خواص مکانیکی ورق… 56

4    شبیهسازی اجزای محدود  59

4-1-   مقدمه. 60

4-2-   مراحل شبیه­سازی… 60

4-2-1-    ایجاد مدل هندسی (Part) 60

4-2-2-    تعیین خصوصیات ورق  61

4-2-3-    مونتاژ قطعات        62

4-2-4-    مراحل شکل­دهی          62

4-2-5-    تعیین تماس بین سطوح.. 63

4-2-6-    شرایط مرزی و بارگذاری… 64

4-2-7-    المان بندی        65

4-2-8-    تحلیل فرآیند         …. …………. 65

5    نتایج و بحث    67

5-1-   مقدمه. 68

5-2-   بررسی تاثیر تغییرات فشار داخلی لوله. 68

5-2-1-    بررسی تاثیر تغییرات فشار داخلی لوله بر شکل­گیری لوله. 68

5-2-2-    بررسی تاثیر تغییرات فشار داخلی لوله بر توزیع ضخامت دیواره داخلی و خارجی… 74

5-3-   بررسی اثر تغییرات ضریب اصطکاک میان قالب و لوله بر تغییرات ضخامت لوله. 79

5-4-   بررسی اثر فشار شکل­گیری لوله در نسبتهای شعاع قالب به قطر لوله (R/D) ثابت و مقایسه تغییرات ضخامت لوله در دیواره داخلی و خارجی  86

5-4-1-    نسبت­های شعاع قالب به قطر لوله (R/D) برابر 1.. 86

5-4-2-    نسبت­های شعاع قالب به قطر لوله (R/D) برابر 8/0.. 90

5-4-3-    نسبت­های شعاع قالب به قطر لوله (R/D) برابر 6/0.. 94

5-5-   بررسی اثر تغییرات نسبت شعاع قالب به قطر لوله (R/D) متغیر در یک قطر لوله ثابت، بر فشار شکل­دهی لوله و تغییرات ضخامت لوله در دیواره داخلی و خارجی… 97

6    نتیجه­گیری و پیشنهادها  106

6-1-   مقدمه            107

6-2-   نتیجه­گیری   107

6-3-   پیشنهادها    109

7    مراجع   111

1-1-   مقدمه

امروزه لوله­های خمیده کاربرد بسیار گسترده­ای در صنایعی نظیر هواپیماسازی، خودرو، نفت و گاز، اسباب و اثاثیه منزل، سازه­های مکانیکی و غیره جهت انتقال سیال، سازه بدنه و غیره دارد. قطعات لوله­ای از نسبت استحکام به وزن بالایی برخوردار هستند و به همین دلیل در صنایع به صورت وسیعی به کار گرفته می­شوند. در شکل (‏1‑1) چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله نشان داده شده است.

شکل ‏1‑1، چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله]1[.

در گذشته انجام عملیات خم­کاری لوله یک هنر تلقی می­شد و نوعا توسط افراد ماهر و با تجربه صورت می­گرفت. در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده­ای در خم­کاری لوله­ها به منظور ایجاد دانش پایه در این زمینه صورت گرفته است. به کمک کارهای تجربی، تحلیل­های تئوری و شبیه­سازی عددی درک بهتری از نحوه تغییر شکل لوله در حین خم­کاری فراهم شده است.

روش­های مختلفی جهت خم­کاری لوله­ها وجود دارد. هر یک از این روش­ها با توجه به نوع و کیفیت خمی که می­توان تولید کرد دارای کاربردها و محدودیت­هایی می­باشند. انواع روش­های خم­کاری لوله شامل خم­کاری برشی^[1]، خم­کاری کششی دورانی^[2]، خم­کاری تحت فشار^[3]، خم­کاری کوبه­ای^[4]، خم­کاری فشاری^[5]، خم­کاری غلتکی^[6] و خم­کاری به روش هیدروفرمینگ^[7] می­باشند. انتخاب روش خم­کاری بستگی به کیفیت خم، تعداد تولید، جنس لوله، شعاع نسبی خم (R/D)، قطر نسبی لوله (D/t) و دقت مورد انتظار دارد که در آن ها D قطر خارجی، t ضخامت و R شعاع خط مرکزی خم می­باشد]2[. در موتور هواپیماها، قطعات لوله­ای با شعاع خم کوچک با استحکام بالا به صورت فراوان به کار گرفته می­شوند. شعاع خم این قطعات لوله­ای در برخی موارد در حدود قطر خارجی آن­ها می­باشد که در بسیاری از موارد تولید آن­ها با روش­های رایج خم­کاری لوله­ها مشکل است. در این موارد لازم است روش­های جدیدی جهت تولید خم با کیفیت مطلوب مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این روش­ها، خم­کاری به روش هیدروفرمینگ است که در آن خم­کاری تحت فشار داخلی سیال انجام می­گیرد. این روش در مقایسه با سایر روش­های خم­کاری لوله­ها دارای مزایایی مانند دقت بالا، تولید خم با کیفیت خوب و کمترین تغییرات ضخامت دیواره، بهبود مقاومت و سختی، کاهش ضایعات و کاهش هزینه با توجه به کاهش نیروی کار، تجهیزات و مصرف انرژی می­باشد]3[.

1-2-   تعریف ها و پارامترهای خم­کاری

در شکل (‏1‑2) پارامترهای خم­کاری لوله نشان داده شده است. هر یک از این پارامترها را می­توان به صورت زیر تعریف نمود ]4[.

– سطح خمش: سطحی که از شعاع خط مرکزی لوله (شعاع خم) عبور می­کند و عمود بر جهت چرخش خم می­باشد.

– خط مرکزی لوله (CL): خط ممتدی که هر نقطه واقع در مرکز سطح مقطع لوله را به هم وصل می­کند.

شکل ‏1‑2،  پارامترهای رایج در خم­کاری لوله ]4[.

• دیواره خارجی خم[8]: کمان/لبه بیرونی خم می­باشد.
• دیواره داخلی خم[9]: کمان/لبه داخلی خم می­باشد.
• شعاع خط مرکزی (CLR): فاصله بین مرکز چرخش خم و خط مرکزی لوله می­باشد که شعاع خم نیز نامیده می­شود. در صنعت خم­کاری معمولا شعاع خم بر حسب ضریبی از قطر خارجی لوله (OD) و به صورت mD بیان می­شود.

تعداد صفحه : 125

قیمت : 14700تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***