مدل‌سازی فرآیند اسپینینگ مخازن آلومینیومی تحت فشار و بررسی پارامترهای مؤثر

نوع مقاله: مقاله مکانیک

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت

چکیده

یکی از مراحل مهم ساخت مخازن تحت فشار بدون درز، گنبدی کردن انتهای لوله (اسپینینگ) است. شبیه‌سازی انجام این فرآیند روی یک لوله‌ی آلومینیومی و بررسی اثر برخی از پارامترها در آن، موضوع اصلی مقاله‌ی حاضر می‌باشد. فرآیند مذکور با استفاده از نرم‌افزار آباکوس و با روش دینامیک صریح شبیه‌سازی شده و توزیع ضخامت و هندسه‌ی نهایی مخزن به دست آمده است. همچنین اثرات برخی از پارامترها بر پایداری کلی فرآیند و در گذر اول مورد بررسی قرار گرفته و نتایج گزارش شده است. این پارامترها عبارت‌اند از سرعت دوران غلتک، گام غلتک و فاصله‌ی نقطه‌ی آغاز تماس غلتک از سر آزاد لوله در گذر اول. افزایش سرعت و گام باعث کاهش چروک و اعوجاجات به وجود آمده و نتیجتاً باعث پایداری بیشتر فرآیند می‌شوند. افزایش فاصله‌ی نقطه‌ی آغاز تماس غلتک، کرنش‌های به وجود آمده در گذر اول را افزایش می‌دهد، اما در روند آن‌ها تغییر محسوسی ایجاد نمی‌کند. روند کلی نمودار‌های مربوط این کرنش‌ها با یکی از پژوهش‌های مشابه مطابقت دارد. اثر ضریب بزرگ‌نمایی جرم نیز بر فرآیند شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش این ضریب باعث افزایش اعوجاجات به وجود آمده در این فرآیند می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling of Spinning Process in High Pressure Aluminum Vessels and Investigation of Effective Parameters

نویسندگان [English]

  • M Sedighi
  • K Naserinejad
چکیده [English]

It would be added later.

یکی از مراحل مهم ساخت مخازن تحت فشار بدون درز، گنبدی کردن انتهای لوله (اسپینینگ) است. شبیه‌سازی انجام این فرآیند روی یک لوله‌ی آلومینیومی و بررسی اثر برخی از پارامترها در آن، موضوع اصلی مقاله‌ی حاضر می‌باشد. فرآیند مذکور با استفاده از نرم‌افزار آباکوس و با روش دینامیک صریح شبیه‌سازی شده و توزیع ضخامت و هندسه‌ی نهایی مخزن به دست آمده است. همچنین اثرات برخی از پارامترها بر پایداری کلی فرآیند و در گذر اول مورد بررسی قرار گرفته و نتایج گزارش شده است. این پارامترها عبارت‌اند از سرعت دوران غلتک، گام غلتک و فاصله‌ی نقطه‌ی آغاز تماس غلتک از سر آزاد لوله در گذر اول. افزایش سرعت و گام باعث کاهش چروک و اعوجاجات به وجود آمده و نتیجتاً باعث پایداری بیشتر فرآیند می‌شوند. افزایش فاصله‌ی نقطه‌ی آغاز تماس غلتک، کرنش‌های به وجود آمده در گذر اول را افزایش می‌دهد، اما در روند آن‌ها تغییر محسوسی ایجاد نمی‌کند. روند کلی نمودار‌های مربوط این کرنش‌ها با یکی از پژوهش‌های مشابه مطابقت دارد. اثر ضریب بزرگ‌نمایی جرم نیز بر فرآیند شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش این ضریب باعث افزایش اعوجاجات به وجود آمده در این فرآیند می‌شود.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spinning
  • dome forming
  • seamless pressure vessels

[1]              S. Yoshihara, B. Mac Donald, T. Hasegawa, M. Kawahara, and H. Yamamoto, "Design improvement of spin forming of magnesium alloy tubes using finite element," Journal of materials processing technology, vol. 153, pp. 816-820, 2004.

[2]              N. Akkus and M. Kawahara, "An experimental and analytical study on dome forming of seamless Al tube by spinning process," Journal of materials processing technology, vol. 173, pp. 145-150, 2006.

[3]              H. Lexian and B. Dariani, "An analytical contact model for finite element analysis of tube spinning process," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 222, pp. 1375-1385, 2008.

[4]              H. Hoshyar, M. Tajdari and H. Lexian, “Effect of roller nose radius on the forming quality of a hot-spinning process using a non-linear finite element shell analysis”, Eleventh Conference of Iran Manufacturing Engineering, University of Tabriz, 2010. (In Persian)

[5]              H. Lexian, B, Dariani, M. Zarepoor, M. Zeinali and A. Hajali, "effect of angle and nose radius of the roller on quality of forming in tube spinning process using a nonlinear FEM code", eighth conference of Iran Society of Aerospace, Malek ashtar University, 2009. (In Persian)

[6]              H. Lexian and B. Dariani, "Effect of roller nose radius and release angle on the forming quality of a hot-spinning process using a non-linear finite element shell analysis," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 223, pp. 713-722, 2009.

[7]              C.-C. Huang, J.-C. Hung, C. Hung, and C.-R. Lin, "Finite element analysis on neck-spinning process of tube at elevated temperature," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 56, pp. 1039-1048, 2011.

[8]              H. Zoghi, A. F. Arezoodar, and M. Sayeaftabi, "Enhanced finite element analysis of material deformation and strain distribution in spinning of 42CrMo steel tubes at elevated temperature," Materials & Design, 2012.

[9]              H. Zoghi, A. F. Arezoodar, and M. Sayeaftabi, "Effect of feed and roller contact start point on strain and residual stress distribution in dome forming of steel tube by spinning at an elevated temperature," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 226, pp. 1880-1890, 2012.

[10]            H. Zoghi and A. F. Arezoodar, "Finite element study of stress and strain state during hot tube necking process," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 227, pp. 551-564, 2013.

[11]            J. R. Davis, Properties and selection: nonferrous alloys and special-purpose materials vol. 2: Asm Intl, 1990.

[12]            M. Sedighi and M. Rasti, "An investigation on manufacturing process parameters of CNG pressure vessels," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 38, pp. 958-964, 2008.

[13]            S. Mahabunphachai and M. Koç, "Investigations on forming of aluminum 5052 and 6061 sheet alloys at warm temperatures," Materials & Design, vol. 31, pp. 2422-2434, 2010.

[14]            E. Quigley and J. Monaghan, "Enhanced finite element models of metal spinning," Journal of materials processing technology, vol. 121, pp. 43-49, 2002.