بررسي جايگزيني فشار سيال داخلي به جاي مندرل در فرآيند خم كاري كششي دوراني لوله هاي جدارنازك با شعاع خم بحراني

Embedding of internal fluid pressure investigation in mandrel through tube rotary draw bending of thin-walled tubes with critical bend radius

امروزه خم‌كاري لوله‌هاي جدارنازك (D/t≥20، D قطر خارجي لوله و t ضخامت لوله) در نسبت خم بحراني (R/D≤2، R شعاع خم) ‌از‌ جمله فرآيندهاي توليدي پركاربرد در صنعت هوافضا، خودروسازي و صنايع ديگر است. طي خم‌كاري لوله، تغييرات ضخامت و اعوجاج سطح ‌مقطع قابل توجهي رخ مي‌دهد. ضخامت در انحناي داخلي لوله خميده افزايش و در انحناي خارجي كاهش مي‌يابد. همچنين در اكثر موارد، وقتي شعاع خم كوچك باشد، چين‌خوردگي در انحناي داخلي اتفاق مي‌افتد. در صنعت براي رفع چروكيدگي و اعوجاج سطح‌ مقطع از مندرل استفاده مي‌شود، كه انتخاب مندرل به جنس لوله، زاويه خم، شعاع لوله و شعاع خم بستگي دارد. اما، در مواردي كه شعاع قالب ‌خم كوچك باشد، استفاده از مندرل اجتناب مي‌شود زيرا مندرل، علاوه بر هزينه فرآيند، نازك‌شدگي ديواره لوله را در انحناي خارجي افزايش مي‌دهد و اين در عمليات توليد نامطلوب است. در پژوهش حاضر با توجه به توسعه هيدروفرمينگ لوله‌ها، اثر فشار سيال داخلي بجاي مندرل در فرآيند خم‌كاري كششي دوراني لوله مورد توجه قرار گرفته است. بنابراين، بمنظور امكان‌سنجي، مشاهده و آناليز نحوه شكل‌گيري لوله طي فرآيند خم‌كاري، فرآيند خم‌كاري كششي دوراني لوله با دو راهبرد با مندرل و فشار سيال داخلي بوسيله نرم‌افزار ABAQUS شبيه‌سازي شده است. نتايج بدست آمده از پژوهش ارايه شده نشان داد، جاگزيني فشار سيال داخلي به جاي مندرل در فرآيند خم‌كاري كششي دوراني، حداكثر نازك‌شدگي ديواره لوله را در انحناي خارجي به ميزان چشمگيري بهبود مي‌بخشد. اما حداكثر اعوجاج سطح مقطع و حداكثر ضخيم‌شدگي ديواره در انحناي داخلي، نسبت به حالت با مندرل افزايش مي‌يابد.

Nowadays, thin-walled tube bending (D/t􀂕20, D-tube diameter and t-tube thickness) in the critical bend ratio (R/D􀂔2, R bend radius) is a widely used manufacturing process in the aerospace industry, automotive, and other industries. During tube bending, considerable cross-sectional distortion and thickness variation occurs. The thickness increases at the intrados and reduces at the extrados. Also, in some cases, when the bend die radius is small, wrinkling occurs at the intrados. In industry, the mandrel is used to eliminate wrinkling and reduce cross-sectional distortion, the choice of the mandrel depends on tube material, bending angle, radius tube and bending radius. However, in the case of a close bend die radius, using the mandrel is avoided. Because in addition to the cost of the process, with the mandrel the thinning of the wall increases at the extrados and this is undesirable in the manufacturing operation. So, in the present study, with regard to development of tube hydroforming, internal fluid pressure is used instead of the mandrel. Therefore, the purpose of the feasibility study, observation and analysis of the formation of tube bending process, the tube rotary draw bending process with two of the mandrels and the internal fluid pressure is simulated by software ABAQUS.