تحلیل تجربی و عددی فرایند فلوفرمینگ مستقیم لوله جدار نازک از جنس فولاد استحکام بالا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین، تهران، ایران

چکیده
فلوفرمینگ لوله یکی از اقتصادی‌ترین روش‌های تولیدی برای لوله‌های استوانه‌ای ساده با برآمدگی‌های خارجی و داخلی همراه یا بدون فلنج می‌باشد. دقت ابعادی لوله‌های تولید شده با این روش، بسیار بالاتر از سایر روش‌ها بوده و کاربرد فراوانی در صنایع هوافضا دارد. در این تحقیق، فرایند فلوفرمینگ سه غلتکه فولاد استحکام بالا به‌صورت تحلیل اجزای محدود بررسی شده است و با نتایج تجربی مقایسه شده است. فرایند شکل‌دهی برای سرعت‌های متفاوت چرخش ماندرل و سرعت‌های مختلف پیشروی بررسی گردید و اثرات هر پارامتر بر روی کیفیت سطح (زبری سطح) و کیفیت ابعادی و هندسی محصول تولیدی (رشد قطری و عدم‌گردی) مطالعه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ پیشروی، زبری سطح محصول نهایی افزایش می‌یابد. افزایش نرخ پیشروی همچنین منجر به کاهش عدم‌گردی و در نتیجه بهبود کیفیت هندسی قطعه نهایی می‌شود. افزایش سرعت دوران ماندریل منجر به کاهش زبری سطح می‌شود. همچنین افزایش سرعت دوران منجر به افزایش عدم‌گردی محصول می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Finite element and experimental investigation of the direct flow forming process of thin-walled high-strength steel tubes

نویسندگان English

hamid boroumandpanah
Alireza Nadaf
Department of mechanical engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran
چکیده English

Tube flow forming is one of the most cost-effective production methods for creating simple cylindrical tubes with external and internal protrusions, with or without flanges. The dimensional accuracy of tubes produced by this method is higher than that of other methods, making it widely used in the aerospace industry. In this study, the flow forming process of three-roller high-strength steel was investigated through finite element analysis and compared with experimental results. The forming process was investigated for various mandrel rotation speeds and feed rates. By comparing the experimental results, the effects of each parameter on the surface quality (roughness), geometric quality and accuracy of the manufactured product (out-of-roundness, diametral increase) were studied. The results showed that the surface roughness of the final product increases with the increase in the feed rate. Increasing the feed rate also leads to a reduction in out-of-roundness and thus improves the geometric quality of the final product. Increasing the mandrel rotation speed results in a reduction in the surface roughness. Increasing the rotation speed also result in an increase in the out-of-roundness of the product.

کلیدواژه‌ها English

Flow Forming
High strength steel
feed rate
FEM
[1] Khalilian M, Bakhshi Jooybari M. Investigating the forming mechanism in the tube spinning process by the finite element method. 1st Iranian Pipe and Pipeline Conference. Tehran. Iran. 2007. (In Persian)
[2] Tabei K H, Javanroodi F. The effect of effective parameters on the quality of flow forming pipes 12th Iranian Conference on Manufacturing Engineering (ICME 2010). Tehran. Iran. 2010. (In Persian)
[3] Haghighat V, Yavari M R. Mechanical and Microstructural Properties Evaluation of AISI4130 Steel After Backward Flow Forming Process. The second conference of the Iranian Aerospace Propulsion Association. Tehran. Iran. 2012. (In Persian)
[4] Abedini A, RashAhmadi R, Donyavi A, Deylami azodi H. Experimental investigation and optimization of flow forming process using Taguchi method. 20th Annual Conference of Mechanical Engineering. Shiraz. Iran. 2011. (In Persian)
[5] soleimani V, Faraji G. Mechanical and microstructural properties evaluation of AISI4130 steel after backward flow forming process. Modares Mechanical Engineering. 2023; 23(3): 183-190.
[6] Bhatt R J, Raval H K. Influence of Operating Variables during Flow Forming Process. in Procedia CIRP. 2016; 146-151.
[7] Banerjee P, Hui N B, Dikshit M K, Som S. Fe modelling of three-dimensional staggered backward metal flow forming process. International Journal of Modern Manufacturing Technologies. 2021; 13(1): 15-25.
[8] Singh A K, Narasimhan K, Singh R. Finite element modeling of backward flow forming of Ti6Al4V alloy. Materials Today: Proceedings. 2018; 24963-24970.
[9] Zhu C, Li F, Dong Y, Zhao S, Lv J, Meng D. The Rollers’ Offset Position Influence on the Counter-Roller Flow-Forming Process. Metals. 2022; 12(9): 1471.
[10] Vural H, Erdoğan C, Fenercioglu T O, Yalçinkaya T. Ductile failure prediction during the flow forming process. Procedia Structural Integrity. 2022; 35: 25-33.
[11] Runge M. Spinning and flow forming. Verlag Moderne Industrie. 1994; 86895.
[12] Xu Y, Zhang S H, Li P, Yang K, Shan D B, Lu Y. 3D rigid–plastic FEM numerical simulation on tube spinning. J Mater Process Technol. 2001; 113(1–3): 710-713.
[13] Kalpakcioglu S. Maximum Reduction in Power Spinning of Tubes. Journal of Engineering for Industry. 1964;86(1): 49-54.
[14] Hosford WF, Caddell RM. Metal Forming: Mechanics and Metallurgy. Cambridge University Press, 2011.
دوره 4، شماره 1
بهار 1403
صفحه 122-138

  • تاریخ دریافت 17 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 27 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 03 تیر 1403