طراحي سيستم هيدروفرمينگ لوله همراه با ارتعاشات آلتراسونيك قالب

Designing Approach for the Ultrasonic Tube Hydroforming System

تغيير شكل لوله استوانه اي به لوله با مقاطع چندوجهي با فرايند هيدروفرمينگ لوله، از جمله فرايندهاي مهم شكل دهي است. به دليل وجود اصطكاك چسبنده، جريان فلزي كاهش يافته، اين امر منجر به پر نشدن گوشه هاي قالب و ايجاد نازك شدگي زياد در گوشه هاي لوله مي شود. اعمال ارتعاشات فراصوت به بدنه قالب، مي‎تواند شرايط تماسي را بهبود بخشد. مقاله حاضر، با هدف بهبود فرايند از لحاظ ميزان شكل پذيري و همچنين به لحاظ يكنواختي ضخامت ديواره مقطع، به بررسي تيوري و آزمايشگاهي اثر اعمال ارتعاشات بر بدنه قالب هيدروفرم لوله پرداخته است. با مدل‎سازي اجزا محدود فرايند هيدروفرمينگ فراصوت لوله (فشار داخلي همراه با اعمال ارتعاشات فراصوت) و مقايسه آن با مدل اجزا محدود همين فرايند در حالت كلاسيك (تنها با فشار داخلي)، امكان بررسي ميزان بهبود فرايند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. علاوه بر آن، تحليل اجزا محدود مودال و هارمونيك براي طراحي مجموعه ي هيدروفرمينگ فراصوت به‎كار رفته است. با كمك اين تحليل ها، دو طرح پيشنهادي براي هيدروفرمينگ لوله فراصوت ارايه و مورد آزمايش تجربي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد با استفاده از متمركز-كننده طرح دوم، ميزان شكل پذيري و يكنواختي ضخامت ديواره به مقدار بيشتري بهبود مي يابد.

Hydroforming of a cylindrical tube to a tube with polyhedral section is considered as one of the important metal forming process. In this process, due to sticking friction, uniform wall thickness as well as sharp corners may not be achieved. Superimposition of ultrasonic vibration to the die can improve the contact conditions. In the current work the effects of ultrasonic vibration have been theoretically and experimentally studied on the formability of hydroformed tubes. Using the FEM models of the process, it is possible to investigate the effects of vibration on the final tube. In addition, the finite element analysis, as the modal and harmonic analysis, are used to design a set of ultrasonic tube hydroforming. Two designs have been proposed for ultrasonic tube hydroforming system, which are evaluated by finite element analysis and experiment. The results indicate using the second proposed design will result to the more formability and more uniform tube wall thickness.