تاثير عدم توازن نيروي غلتك‌ها بر دقّت ضخامت محصول در فلوفرمينگ با چند غلتك

Effects of Unbalanced Forces on Product Thickness Accuracy in Multi-rollers Flow-Forming

از مزاياي فرآيند فلوفرمينگ دقّت بالاي محصولات توليد شده با اين نوع فرآيند است. اغلب تحقيقات گذشته به بررسي دقت در قطر محصول در اين فرآيند پرداخته‌اند، ولي در زمينه دقّت در ضخامت محصول تحقيقات چنداني انجام نشده است. در اين مقاله روشي ارايه شده كه به بررسي اثر عدم تعادل نيروي غلتك‌ها در دقّت در ضخامت محصول مي‌پردازد. به اين منظور، در ابتدا پارامترهاي موثر در نيروي هر غلتك شناسايي شده و نيروي غلتك به صورت تابعي از اين پارامترها در نظر گرفته شده است. با توجه به اينكه عامل تغيير‌دهنده اين پارامترها در حين انجام فرآيند خيز مندرل است، پارامترهاي مشخص شده و در نتيجه نيروي غلتك‌ها به صورت تابعي از خيز مندرل محاسبه شده‌اند. در ادامه، چگونگي محاسبه هر يك از ضرايب لازم در اين توابع با مدل‌سازي اجزاي محدود بيان شده است. با استفاده از اين توابع و در نظر گرفتن معادله تعادل بين غلتك‌ها و مندرل، ميزان خيز مندرل محاسبه شده است. با معلوم بودن خيز مندرل، خطاي ايجاد شده در محصول ناشي از آن نيز محاسبه شده و نتايج بدست آمده با نتايج تجربي مقايسه شده كه بين آن‌ها هم‌خواني خوبي مشاهده شده است. با استفاده از روش نشان داده شده عدم تعادل نيرويي بين غلتك‌ها موجب تغييرات ضخامت در طول قطعه نهايي مي‌شود.

An advantage of the flow-forming process is high accuracy of products. Most researches have studied product diametric accuracy, but they have rarely investigated thickness accuracy. In this paper, a procedure is proposed to predict the effects of unbalanced forces on the product thickness accuracy. For this purpose, affecting parameters on roller forces were distinguished and roller forces were assumed as functions of these parameters. Noting that during the process, affecting parameters only change with mandrel deflection, these parameters (and consequently rollers forces) were calculated as functions of mandrel deflections. Functionsʹ coefficients were calculated using finite element method. Considering the force equilibrium of rollers and mandrel and using the above-mentioned functions, the mandrel deflection was calculated. Consequently, product thickness error due to mandrel deflection was calculated. Experiments were also performed to validate the proposed theory. Theoretical and experimental thickness variations follow similar trends. Finally, it was demonstrated that unbalanced forces cause non-uniform thickness along the productʹs length.