شبيه سازي يك فرايند هيدروفرمينگ ورقه اي براي قطعات فنجاني شكل تيتانيمي و اعتبارسنجي

Simulation of a sheet hydroforming process for Titanium cup shape products and validation

هيدروفرمينگ ورقه‌اي در بين روش‌هاي شكل‌دهي به‌دليل برتري‌هايي مانند بهتربودن كيفيت سطح محصول، نسبت كشش بيشتر، نياز كمتر به عمليات دوباره مانند ماشين‌كاري متداول گرديده است. تيتانيم و آلياژهاي آن نه تنها به دليل نسبت استحكام به وزن بالا بلكه به دليل توانايي كار در دماهاي بالا بسيار پركاربرد مي باشد. در اين مقاله فرايند هيدروفرمينگ ورقه‌اي به روش المان محدود شبيه‌سازي شده است. پارامترهاي مختلف مانند نيروي ورق‌گير، نرخ كرنش، فشار سيال، توزيع ضخامت و غيره مورد تحليل قرار گرفته است. يك دستگاه هيدروفرمينگ ورقه‌اي بر مبناي نتايج حاصل از شبيه‌سازي طراحي و ساخته شده است. دستگاه با انواع فلزات و آلياژها به‌خصوص فلز تيتانيم مورد آزمايش قرار گرفته است. اعتبار مناسبي از مقايسه نتايج شبيه‌سازي و آزمايشگاهي به‌دست آمده است. در نهايت خصوصيات مواد محصولات هيدروفرم شده ارائه شده و برتري روش مذكور نسبت به روشهاي سنتي به اثبات رسيده است.

Sheet hydroforming process has been come very common between sheet metal forming methods due to some advantages like better surface quality of products, more drawing ratio, less needing to secondary operation etc. Titanium and Titanium alloys are very applicable not only due to high ratio of strength to weight but also because of ability to tolerate work in elevated temperature. In this paper, sheet hydroforming process has been simulated using finite element method. Different parameters like effect of blank holding force, strain rate or ram speed, temperature, fluid pressue, thickness distribution etc have been analyzed. A sheet hydroforming setup based on simulation studies has been designed and fabricated. Setup has been tested for different metals and alloys especially for Titanium. Setup has ability to measure ram speed, blank holding force, total forming load and all the parameters. A good agreement has been found by comparison between simulation and experimental results. Finally, material characterization for sheet hydroformed products has been presented.