مطالعه مدل‌هاي سخت‌شوندگي در فرآيند هيدروفرمينگ پالسي قطعه T شكل

Study of the hardening models in T-shape pulsating hydroforming process

در فرآيند هيدروفرمينگ منحني فشار داخلي برحسب جابجايي محوري مسير بارگذاري ناميده مي‌شود، كه كليد رسيدن به يك قطعه مطلوب است. شبيه‌سازي فرآيند هيدروفرمينگ براي بررسي تاثير منحني بارگذاري بر روي خصوصيات قطعه نهايي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. در اين تحقيق شبيه‌سازي اجزا محدود هيدروفرمينگ پالسي به‌وسيله‌ي دو مدل سخت‌شوندگي همسانگرد و سخت‌شوندگي تركيبي همسانگرد-سينماتيك غيرخطي كه اثر بوشينگر را نيز در نظر مي‌گيرد، انجام گرفت. پارامترهاي هر دو مدل سخت‌شوندگي از داده‌هاي آزمون كشش به دست آمد. نتايج دو شبيه‌سازي با نتايج آزمايش هيدروفرمينگ مقايسه شد. نتايج نشان داد كه مدل سخت‌شوندگي تركيبي همسانگرد-سينماتيك غيرخطي مشخصات قطعه نهايي را بهتر پيش‌بيني نموده است. تفاوت‌هاي بين دو شبيه‌سازي از اين واقعيت نتيجه شد كه در ابتداي فرآيند هيدروفرمينگ، به علت حركت سنبه محوري تنش فشاري در طول لوله وجود داشت و در ادامه با افزايش فشار داخلي، تنش كششي بر تنش فشاري غالب شد و جهت تنش برعكس گرديد و اثر بوشينگر بر نتايج تاثير گذاشت. براي مطالعه تاثير فشار پالسي بر خصوصيات ماده لوله، آزمون بالج سه مرحله‌اي با باربرداري در هر مرحله انجام شد و نتايج با آزمون بالج يك مرحله‌اي مقايسه گرديد. بارگذاري و باربرداري فشار داخلي باعث افزايش ارتفاع برآمدگي براي يك سطح از فشار نهايي در مقايسه با بارگذاري يك مرحله‌اي تا همان سطح از فشار شد. شبيه‌سازي فرآيند هيدروفرمينگ پالسي و هيدروفرمينگ خطي باهم مقايسه شد و ارتفاع برآمدگي و ضخامت‌هاي به‌دست‌آمده افزايش شكل‌پذيري ماده لوله را در هيدروفرمينگ پالسي با در نظر گرفتن ميانگين فشار بكار رفته نشان داد.

In hydroforming process, the curve of internal pressure versus axial feeding is called loading path, which is the key to producing a desired product. Finite element simulation of tube hydroforming can be used to study the loading path effect on the final part characteristics. In this research the finite element simulation of pulsating hydroforming process has been done in conjugation with two different work hardening models: an isotropic hardening and a mixed isotropic-nonlinear kinematic hardening model, which is able to describe the Bauschinger effect. The parameters of both hardening models have been obtained from tensile test data. The results of both finite element simulations were compared to experimental work. The results show that the mixed hardening model obtains better prediction of final product characteristics than isotropic hardening. The differences between the results of two hardening models are from the fact that in a hydroforming process the tensile and compression loads are used and the loads reversal may occur. To study the effect of pulsating pressure on tube material characteristic, a three-step bulge test with unloading has been done and the results have been compared to monotonic bulge test. Loading and unloading of internal pressure cause a higher bulge height for a final pressure level compared to monotonic bulge height. The finite element simulation of pulsating hydroforming has been compared to linear hydroforming. The reported bulge heights and thicknesses show an improvement in formability of tubular material in pulsating hydroforming by considering the average pressure level that was applied.