بررسي تجربي و المان محدود فرآيند شكل دهي داغ با گاز لوله هاي تيتانيومي و توليد قطعه با سطح مقطع مربعي

Experimental and Finite Element Investigation of Titanium Tubes Hot Gas Forming and Production of Square Cross-Section Specimens

قطعات لوله اي شكل، از مهم ترين محصولات آلياژهاي تيتانيوم است؛ كه به صورت گسترده اي در صنايع هوايي، دريايي و شيميايي مورد استفاده قرار مي گيرد. بيشتر محصولات لوله اي شكل تيتانيوم از تيتانيوم خالص تجاري يا آلياژهاي كم استحكام آن ساخته مي شود. يكي از مهم ترين محدوديت-هاي توليد قطعات تيتانيومي، شكل پذيري ضعيف تيتانيوم در دماي پايين است. فرآيند شكل دهي داغ لوله با گاز يكي از روش هايي است كه امروزه براي توليد قطعات لوله اي شكل مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين پژوهش به بررسي تجربي و المان محدود فرآيند شكل دهي داغ لوله با گاز براي توليد قطعه با سطح مقطع مربعي شكل از لوله تيتانيوم خالص تجاري درجه 2 در دماي C840 پرداخته شد. بدين ترتيب اثر نرخ افزايش فشار گاز بر نحوه شكل گيري لوله مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از آزمايشات مختلف نشان داد كه كاهش نرخ افزايش فشار گاز درون لوله، ضمن فراهم-آوردن فرصت لازم براي يكنواختي دما و در نتيجه شكل گيري يكنواخت قطعه، باعث كاهش نرخ كرنش در جداره لوله شده و بدين ترتيب احتمال پاره شدن لوله كاهش مي يابد. بررسي تصاوير ريزساختار قطعه توليدشده، نشان دهنده انجام پديده تبلور مجدد حين فرآيند شكل دهي و ايجاد دانه هاي هم محور در قطعه نهايي مي باشد.

Tube-shaped equipment is among the most applicant titanium alloys which are widely used in chemical, Marine, and aircraft industries. Most of the titanium tube-shaped products are made of commercially pure titanium or low strength titanium. One of the greatest limits in manufacturing titanium products is low formability of titanium in ambient temperatures. The process of hot tube gas forming is one of the promising methods used to manufacture the tube-shaped products. In the current study, finite element and experimental process of hot tube gas forming were investigated to produce a square cross section product from a commercially pure titanium tube (Grade 2) in 840 °C. The effect of gas pressure increase rate on forming the tube was also investigated. The results obtained through different experiments showed that the reduction of gas pressure increase rate in tubes, not only provide sufficient time to temperature distribution and uniform forming of products, but also decrease the strain rate in tube walls and consequently decrease the probability of tube tearing. The microstructural investigation revealed that recrystallization occurred during the forming process and final product contains coaxial grains.