بررسي تجربي تاثير پارامترهاي فرايند شكل دهي چرخشي بر نيروها و توسعه عيوب در شكل دهي لوله هاي آلومينيم آلياژي 6061

Investigating the effects of process parameters on forming forces and defects formation in tube spinning process of AA6061

فرايند شكل‌دهي چرخشي لوله كه گونه‌اي از فرايندهاي شكل‌دهي چرخشي است، يكي از روشهاي ساخت لوله‌هاي مدور بدون درز در صنايع پيشرفته مي‌باشد. در اين فرايند موادي كه به زير غلتك وارد مي‌شوند بايد در جهت محوري به صورت اكسترود شده جريان پيدا كنند. ماهيت اصلي فرايند، موضعي بودن ناحيه تغيير شكل و مقيد بودن اين ناحيه به ابزار و مواد اطراف آن است. لذا اين فرايند پتانسيل بالايي براي شكل‌گيري و توسعه عيوب به دليل جريانهاي ناخواسته دارد. انتخاب نامناسب پارامترهاي فرايند موجب شكل‌گيري و توسعه عيوب هندسي و ابعادي در قطعه مي‌گردد. در اين تحقيق بر اساس اصول طراحي آزمايش، چگونگي تاثير پارامترهاي فرايند بر شكل‌گيري و توسعه عيوب و ارتباط آن با جريان مواد و نيروهاي فرايند در شكل‌دهي آلياژهاي آلومينيم آنيل شده 6061 بررسي شدند. نتايج آزمون‌هاي تجربي نشان مي‌دهد با استفاده از نسبت كاهش ضخامت و ميزان پيشروي در دور بهينه مي‌توان از توسعه عيوب هندسي و ابعادي جلوگيري كرد. همچنين ارزيابي نحوه تغييرات نيروهاي اندازه‌گيري شده نسبت به نيروهاي محاسبه شده با استفاده از روابط معيار نشان مي‌دهد كه ميزان انحراف نيروهاي اندازه‌گيري شده نسبت به نيروهاي محاسبه شده با استفاده از روابط معيار ناشي از جريان ناخواسته مواد است كه عامل اصلي توسعه عيوب هندسي و ابعادي و تغيير ماهيت فرايند نيز مي‌باشد.

Tube spinning or flow forming process is used for manufacturing of seamless tubes widely put into service in advanced industries. The ideal flow for materials entering the deformation zone in this process is extrusion-type flow in axial direction. Very localized deformation zone which is confined by outer materials and forming tools is a very important aspect of this process. Therefore, developments of defects during the deformation process with undesirable flow of materials can easily occur. The main reason of undesirable flow of materials is choosing inappropriate process parameters which results in the occurrence of various geometrical and dimensional defects. In this paper, the effects of process parameters on formation and growth of different defects and their correlations with material flow and forming forces in tube spinning of AA6061 were investigated by using design of experiment (DOE) method. The results of experiments show that by applying the optimized values of reduction and feed rate per revolution, these defects can be controlled. Also, by comparing the experimentally measured and theoretically calculated forming forces it can be shown that the larger the deviation of measured forces from calculated ones the more severe the formation of defects and undesirable materials flow becomes.