دانلود تحقیق هیدروفرمینگ

چکیده
تکنولوژی هیدروفرمینگ(Hydro forming ) ورق از قبل از جنگ جهانی دوم آغاز شدند این روش در تولید قطعات خودرو و بدنه هواپیما در سال 1980 مورد استفاده قرار گرفت و در سالهای 1980 تا 1990 این روش پیشرفت های زیادی یافت.

واژه های کلیدی
هیدروفرمینگ- بالجینگ- فرم دهی انعطاف پذیر
1- مقدمه
با مقیاسه رو ش هیدروفرمینگ با کشش عمیق مزایای زیادتکنولوژی هیدروفرمینگ ورق آشکار می شود که عبارت است از:
1- نسبت کشش بیشتر
2- بهبود کیفیت سطح
3- کمتر شدن برگشت فنری
4- افزایش توانایی در شکل دادن اشکال پیچیده
امروزه تقاضای زیادی برای استفاده از این روش در مورد شکل دهی ورق آلیاژ منیزیم و ورقهای کامپوزیت وجود دارد.

از میان تحقیقات وسیع شرکت سوئدی(R&D ) و دانشگاه دورتموند آلمان و انستیتو هاربین نتایج مؤثری حاصل شد ولی این روش هنوز به کندی پیش می رود و علل آن عبارتند از:
1- نیاز به پرس با تناژ بسیار بالا
2- بزرگ بودن میز کار پرس و ابزارهای مورد نیاز
3- کم بودن سرعت تعویض ابزار در خلال عملیات هیدروفرمینگ
4- سرمایه گذاری بسیار بالا در مورد پرس ابزار

2- پیشرفت های گوناگون اخیر در زمینه تکنولوِژی هیدروفرمنگ ورق
مسائلیکه هماکنون بحث بر روی آنها وز مینه تکنولوژی هیدروفرمینگ ورق بیشتر است عبارتند از:
1- چگونگی افزایش عدم محدودیت ها درفرم دادن ورق
2- چگونگی بهبود ظرفیت تغییر شکل دهی ورق
3- چگونگی افزایش سرعت تعویض قالب ها و محصول
4- چگونگی کاهش هزینه پرس
5- چگونگی اتوماتیک کردن تجهیزات
روشهای اخیر هیدروفرمینگ ورق عبارتند از:
1- هیدروفرمینگ با یک دیافراگم لاستیکی
2- فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی و فرآیند کشش عمیق هیدروریم
3- تغییر شکل ترکیبی از کشش و بالجینگ (Bulging )

2-1) فرآیند هیدروفرمینگ با دیافراگم لاستیکی
در ین فرآیند از یک غشاء لاستیکی بعنوان یک دیافراگم دربدن محفظه هیدرولیک و پانج استفاده می شود و باعث تغییر فرم ورق می گردد.
از این روش برای تولیدات دسته ای جهت قطعات بدنه اتومبیل و هواپیما به کار می رود.
مزایا:
1- کیفیت سطح بهتر
2- شکل دادن قطعات پیچیده تر


معایب:
1- این روش برای تولیدات دسته ای استفاده می شود.
2- بازده پرس و تجهیزات آن کم باشد.
3- ممکن است غشاء لاستیکی پاره شود و کنترل چروک ها مشکل شود.

2-2)فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی و فرآیند کشش عمیق هیدروریم
این فرایند با توجه بهف رآیند هیدروفرمینگ با غشاء لاستیکی بوجود آمد.

در این روش فشار لازم جهت شکل دهییمتواند توسط سطح پائین آمدن هیدرولیکی مجزا تأمین شود از این روش برای شکل دهی اشکال پیچیده استفاده می شود ونسبت کشش نیز از 8/1 به 7/2 افزایش می یابد
از طرف دیگر فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی شعاعی( هیدروریم) می تواند باعث بوجود آمدن مقداری نتیروی شعاعی در هنگام کشش شود که این نیرو باعث جلوگیری از افزایش محدودیت های شکل دهی در ورق فلزی می شود با توجه به نتیجه تحقیقات نسبت کشش با این روش از 6/2 به 2/3 افزایش م
2-3) هیدروفرینگ جفتی ورق فلزی
این روش یک روش شکل دهی خاص می باشد که توسط کلینر(Kleiner ) در دانشگاه دورتموند آلمان در سال 1990 ابداع شد.

در این روش در ابتدا دو ورق توسط لیزر به یکدیگر جوش می شوند و سپس مایع هیدرولیک می تواند بین دو بلانک را پر کند و فشار لازم توسط سیستم هیدرولیک تأمین شود.

در این حالت تغییر فرم پلاستیک تحت فشار پرس در ورقها شروع می شود و سپس بلانک ها شکل قالب را به خود می گیرند.

از مزایای این روش میتوان به محدود شدن فشار و تجهیزات کمی که برای این روش احتیاج می باشد نام برد.

با استفاده از این روشیک ورق فولادی با یک پرس000/100 کیلونیوتن فرم دهی شده است.
این روش یک روش شکل دهی خاص می باشد که توسط کلینر(Kleiner ) در دانشگاه دورتموند آلمان در سال 1990 ابداع شد.

با استفاده از این روشیک ورق فولادی با یک پرس000/100 کیلونیوتن فرم دهی شده است.

2-4) تغییر شکل ترکیبی از کشش و بالجینگ هیدروفرمینگ ورق توسط ترکیب کششش بالجینگ برای سالهای زیادی است که مورد بررسی قرار گرفته است( شکم دادن و کروی شدن ورق را بالجینگ می گویند) از سال 1980 این تئوری توسط شانگ در دانشگاه ملی سنگاپور مورد بررسی قرار گرفته است ما هنوز در مرحله تحقیقات به سر می برد و عملی نشده است.

3- تکنولوژی جدید هیدروفرمینگ ورق( هیدروفرمینگ با یک قالب متحرک) تکنولوژی جدید هیدروفرمینگ ورق با یک قالب ماده متحرک در سال 2001 توسط زانگ(Zhang ) پیشنهاد شد.

در این روش از یک قالب متحرک با قطعات ثابت و متحرک استفاده شده است که قطعه ای از بلانک در خلال فرآید کشیده می شود و ممکن است یک تغییر شکل مرکب از کشش و بالجینگ برروی آن انجام گیرد.

در این روش در مرحله اول قالب متحرک در تماس با بلانک قرار می گیرد و تغییر فرم پلاستیک در سطح تماس قالب در بلانک رخ می دهد.

قالب متحرک در تماس با بلانک تحت نیروی اصطکاک باقی می ماند که این امر باعث گسترش سطح تغییر شکل یافته می شود که این امر باعث جلوگیر ی از لاغرشدن ورق درفرآیند هیدروفرمینگ می شود( شکل4).

مزایای هیدروفرمینگ با قالب متحر ک این روش برای شکل دهیی اشکال پیچیده که دارای پلاستیسیته کمی هستند ( ور قهای لیتیم و آلومینیم و منیزیم) مؤثر می باشد.

با این روش محدودیت شکل دهی ورق فلزی کاهش می یابد.

در این روش عمر ابزا ر بهبود می یابد و نیازی به تعویض پانچ نمی باشد و در مورد یک محصول جدید فقط تعویض قالب کافی است.

در این روش تماس خوب قطعه با قالب باعث بوجود آمدن شکل نهایی بهتر می شود.

در این روش دقت ابعادی بالاتر می رود.

در این روش برگشت فنری کمتر می شود.

هزینه های ابزار و زمان تولید کاهش می یابد.

این روش خصوصاً مناسب محصولاتی با اندازه های بزرگ و پیچیدگی های زیاد می باشد.

نمونه های هیدروفرم شده از ورق های فولاد ضدزنگ و منیزیم در شکل(5) نشان داده شده است.

در شکل(6) نسبت لاغرشدن ورق در هیدروفرمینگ با قالب متحرک و قالب ثابت مقایسه شده است.

نتایج در این مقاله پیشرفت های اخیر در زمینه هیدروفرمینگ ورق مورد بحث قرار گرفته است.

با استفاده از این روشها می توان محدودیت شکل دهی در ورق را کاهش داد و رنج وسیعی از قطعات را با این روش تولید نمود و همچنین روشهایی که شامل چندین بار تغییر شکل دهی در ورق را کاهش داد و رنج وسعی از قطعات را با این روش تولید نمود و همچنین روشهایی را که شامل چندین بار تغییر شکل در روق می باشند به یک یا دوبار شکل دادن تقلیل می یابند.

که باعث افزایش بازدهی و کم شدن هزینه ها می گردد.

ولی نکته لازم جهت عملی شدن این فرآیندها تناژ زیاد پرس و اتوماتیک بودن آن می باشد.

چکیده تکنولوژی جدید برمبنای سیستم سیلندر(FM ) باعث بهبود سیستم کنترل ورق گیر، صرفه جویی و کاهش وبه حداقل رساندن خرابی قالب و افزایش کیفیت قطعه در عملیات کش عمیق در شرکت فورد شد ه است.

واژه های کلیدی: فرم دهی- پرسکاری- پرس- پارگی- شکاف- ورق گیر – سیستم FM – سیلندرهای نیتروژنی در بسیاری از عملیات پرسکاری، بهبود یا معیار یک پنی(Penny) یا یک دهم پنی د هر قطعه سنجیده می شود.

حدود و وسعت پیشرفت خیلی مشکل به دست می آید و کنترل آن خیلی مشکل تر است یکی از این روشها روش کنترل با نیروی ورق گیر است.

این تکنولوژی جدید بوسیله شرکت فورد، شرکت Metal forming Control و شرکت ماشین سازی Smedberg ایجاد گردیده و محدودیت های سیلندرهای معمول نیتروژنی برشمرده شده و سیستم کنترل نیروی ورق گیر بهتری در طی تولید قطعات به روش کشش عمیق در شرکت فورد، تدارک و تهیه شده است.

فنرهای نیتروژنی جهت نگهداری قطعه کار حدود سی سال قبل، جایگزینی سیلندرهای نیتروژنی بجای فنرها بعنوان تکنولوژی نگهداری قطعه کار شروع گردید که در بسیاری از عملیات کشش عیمق بکار می رود.

این سیلندرها نسبت به فنرها مزایای قابل توجهی داشتند: آنها قابلیت اعتماد بیشتری داشته، در حین عملکرد دارای رفتار یکنواخت تر و پیوسته تر و قسمت نسبتاً ارزان و همچنین تا حدودی نیز قابل تنظیم بوده بطوریکه اپراتور می تواند فشار سیلندر را جهت اصلاح نیرو نگهداری کار کم یا زیاد نماید بدون اینکه قالب را باز نماید.

این سیلندرها گام مؤثری در بهبود و پیشرفت بودند زیرا باعث افزایش بهره وری، کارآیی و پیشرفت پروسه و کیفیت قطعه گردیدند.

در حال حاضر دهها هز ار مصرف کننده د رسرتاسر آمریکای شمالی در صنعت پرسکاری از سیلندرهای نیتروژنی استفاده می کنند.

ولیکن قابل توجه است که نیروی واگشت و پس زنی این سیلندر مهم می باشد.

از ایرادات معایب این سیلندر خرابی سیلها و درزگیرها پس از کارکرد طولانی و مدوم در سرعت های بالا با استفاده در پرسهای با بار جانبی ( ساید- لود) می باشد که نتیجه خرابی قطعات و توقف کاری خواهد بود.

بعلاوه، منبع و مخزن گاز در سیلندر نیتروژنی و یا گروه سیلندرهای لوله ای، همچنانکه حرکت لغزشی عمیق تری در کورس ایجاد شود متراکم گردیده و باعث افزایش تناژ حتی تا میزان 40% می گردد.

این افزایش تناژ باعث کاهش جریان فلز و در نتیجه پارگی و یا شکاف حین عملیات فرم می گردد.

بعنوان مثال این اتفاق در فرم دهی بدنه خودرو افتاده است.

اپراتورها می توانند فشار سیلندر را جهت جلوگیری از پارگی در آخر و نزدیکی پایان کورس پرس کاهش دهند و لیکن این کاهش فشار می تواند باعث افزایش احتمال چروکیدگی قطعه هنگامی که می خواهد شکل بگیرد، بشود.

درموقع شروع کورس پرس، سیلندرهای نیتروژنی استاندارد کاملاً منبسط بوده و باعث می شود که حلقه نگهدارنده ورق را کاملاً به طرف لغزنده های پرس به حلقه ورقگیر برخورد می کنند هر کدام از سیلند رهای نیتروژنی چندین تن مقاومت را در لحظه تماس بوجود می آورند.

و با شروع حرکت این حلقه که بوسیله تعدادی از این سیلندرهای نیتروژنی حمایت می شود می تواند باعث یک ضرفه و برخورد و یک شوک قابل توجه گردد که در طول زمان به پرس آسیب می رساند.

هنگامی که وسایل و قسمتهای لغزنده به ته کار می رسد و شروع به برگشت می کند، سیلندرهای نیتروِژنی به این حلقه(Binder Ring ) فشار وارد نموده تا سریعتر از قسمت های لغزنده به طرف بالا حرکت نماید که این عمل باعث ایجاد یک شوک برگشتی و یا واگشتی می شود که به همان اندازه می تواند در طول انتقال به قطعه آسیب وارد کند.

یک استراتژی و پاس متداول برای انتقال قطعه این است که پرس آهسته تر عمل نماید تا زمان بیشتری برای انتقال و انتشار لرزش و ارتعاشات فراهم گردد.

محاسن و مزایای حلقه نگهدارنده کنترل ورق باکنترل بهتر حلقه نگهدارنده ورق، شوک تکانه برخورد کاهش یافته، کنترل جریان مواد در طی فرم دهی بهبود یافته و کیفیت قطعه نیز بهبود پیدا می کند.

یکب رگشت نرم و آهسته حلقه نگهدارنده باعث کاهش و یا حذف واگشت(پس زنی شدید) گردیده، لذا از اعمال صدمه به قطعه و انتقال نامناسب قطعه جلوگیری می گردد.

و نتیجتاً باعث: آسیب دیدگی کمتر پرس، کاهش زمان توقف کاری، تولید قطعات بهتر، عملیات و پروسه نرم تر انجام می شود.

همچنین محاسن کنترل بهتر ممکن است بطور قابل ملاحظه ای برای صنایعی که سعی در تغییر و آماده سازی مواد اولیه وارد به کارخانه که جهت انجام عملیات پرسکاری می باشند، بهتر باشد.

صنعت خودرو یک مثال خوب در این ارتباط می تواند باشد.

استانداردهای CAFÉ و تغییر در نیازمندیهای ایمنی صنعتی را به سمت ساختن بدنه های سبک تر و قطعات و اجزاء سازه اتی و پیکربندی قوی تر از جنس فولادهای با استحکام بالا و با آلومینیوم، سوق می دهد.

برای فرم دهی، فولادهای با استحکام بالا(High-Strength Steet) ممکن است تناژ ورق گیر (Binder Ring) بیشتری مورد نیاز باشد و انجام آن که توسط سیلندرهای نیتروژنی انجام می گیرد بدین معناست که برخورد بیشتر و شوک برگشتی با تمام مسائل آن نیز همراه خواهد بود.

برای فرم دهی آلومینیوم کنترل بیشتر تناژ در طول کورس تولید باعث کیفیت پیوسته بالا و حجم خروجی و تولیدی بالا می گردد.

در اینجا، دیگر شوک نمی تواند یک مسئله بزرگ جلوه کند، ولی کیفیت قطعه می تواند از دست برود.

به طور خلاصه، کنترل ناکافی حلقه ورق گیر(Binder Ring) استفاده گسترده از مواد سبک تر را در عملیات پرسکاری بلوکه می کند.

تحقیقات سازندگان اتومبیل و USCAR کارمندان فولاد بر روی روشهای متمرکز شده که توانایی فرم دهی فولاد و آلومینیوم، افزایش یابد.

تلاش و کوشش تیمی جهت بهبود و اصلاح کنترل حلقه نگهدارنده با اجتماع و همکاری محققان در شرکت فورد، مهندسین در شرکت Metalforming Control شرکت Smedberg Machine شیکاگو یک سیستم جدید به نام (Force Modulator)FM تعدیل کننده فشار به وجود آوردند.

مانند سیستم های نیتروژنی، پایه و اساس سیلندر این سیستم از حلقه نگهدارنده حمایت می کند و لیکن از یک سری سیلندرهای هیدرولیکی لوله ای تشکیل شده اند.

یک کنترل انحصاری در هر کدام از این سیلندرها به استفاده کننده اجازه می دهد تا تناژ را در هر نقطه از کورس یا در هر نقطه ای در ته کار یا هر جایی از کورس نگه داشته و کنترل نماید.

سپس این حلقه خیلی به آرامی و آهستگی با اختیار خود کاربر به جای خودش برمی گردد.

تعدیل کننده فشار(FM) از حجم مقدار کمی روغن استفاده می کند، چند گالن برای یک قالب خیلی بزرگ و فشار سیستم کمی نیز موردنیاز می باشد.

به علاوه در اغلب موارد عملکرد دستگاه در دمای محیط و یا نزدیک به آن می باشد.

با یک وسیله و ابزار کنترلی، کاربر می تواند در هر کدام از سیلندرهای FM تناژ را تغییر دهد.

به عنوان مثال می تواند یک سیلندر 5 تنی را طوری تنظیم کند که حدود 8 تن یا بیشتر فشار را تحمل کند و در زیر این حلقه نگهدارنده (Binder Ring) قرار گیرد.

برای فولاد استحکام بالا(HSS)، حلقه نگهدارنده ورق با تناژ بالا ممکن است موردنیاز باشد ولی تناژ کمتر اجازه می دهد که متریال راحت تر و آسان تر شکل قطعه را به خود بگیرد.

در اینجا یک سیلندرFM( تعدیل کننده فشار) هم می تواند با یک سیلندر پایی و کوچکتر از یک سیلندر گازی 8 تن استاندارد راه اندازی شود.

تنظیم قالب FM با استفاده از دستورالعمل قالب استاندارد نیتروژنی و این سیستم دیگر یا نیاز کمی به اپراتور دارد و یا اصلاً احتیاج به کنترل اپراتور در حین تولید ندارد.

FM( سیستم تعدیل کننده فشار) دارای توانایی و قدرت راه اندازی خیلی خوبی حتی در موارد با حجم بالا در کاربردهای مختلف می باشد.

افتخار و مباهات در خصوص اصلاح و پیشرفت سیستم هیدرولیک خصوصیت اثرگذاری سیستم سیلندرهای FM(تعدیل کننده فشار) بر روی قالب شبیه سیستم های نیتروژنی می باشد.

و هر یک از سیلندرها نیاز به یک پایه و مقر چندراهه و / یا تیوپ هایی جهت ورود و خروج سیال هیدرولیکی به سیلندرها بعد از هر کورس پرس می باشد.

شکل(1) به عنوان یک مدار هیدرولیکی استاندارد شامل یک پمپ کوچک، یک آکومولاتور، یک و یا دو لوله خنک کننده و یک منبع ذخیره روغن هیدرولیک می باشد.

با توجه به تاریخچه سیستم های هیدرولیکی در تولید و پرسکاری بدنه اتومبیل و پانل ها، پس چرا امروزه در عملیات پرسکاری از این روش( هیدرولیک) استفاده می شود؟

پیشرفت ها و بهینه سازی های انجام شده در زمینه فن آوری سیل ها(درزگیرها) ی هیدرولیکی پاسخ گوی این سؤال می باشد.

این پیشرفت ها شامل درزگیرها و سیل های بهینه شده و سیالات هیدرولیکی که قادر است در شرایط سخت کاری به طور مؤثر و کارا عمل نماید.

موفقیت در زمینه دانش و تحقیقات علمی بعد از تست نمونه اول در شرکت شیکاگو کارخانه پرسکاری فورد شروع به استقرار و جایگزینی خصوصیات ویژه سیستم FM و تولید آن در سال 2001 کرد.

سنجش اولیه بیشتر بر روی کاهش ضربه و شوک برگشتی تمرکز داشت.

به دنبال آن آزمایش های بعدی بیشتر بر روی تغییرات گسترده تر در زمینه کارآیی بهتر پروسه تکیه داشت.

آزمایش های موفقیت آمیز در خیلی از کاربردهای مختلف ثابت کرد که کارایی این روش فوق العاده می باشد.

اعضای حمایت کننده آزمایشات اولیه تولید سیستم تعدیل کننده فشار(FM) بیشتر بر روی قالب های کششی و ضربه ای متمرکز می باشد.

قطعات با سایز متوسط با تیراژ سالیانه حدود سیصد هزار قطعه احتیاج به 4 اینچ کشش دارد.

به دلیل اهمیت مسائل و مشکلات در ارتباط با شوک و ضربات پرس های مکانیکی ضربه ای و مسائل پیش آمده که شامل خرابی دستگاه ها در حدود شش ماه قبل از استقرار سیستم FM بود، استقرار این سامانه اهمیت خاصی پیدا کرده بود.

لوله سیلندرها به داخل یک حلقه و مدار هیدرولیک با تمام متعلقات و قطعات سیستم در نواحی کفشک قالب نصب شد که شبیه به شماتیک بالا در شکل(1) می باشد.

قطعات سیستم شامل یک منبع ذخیره 3 گالنی روغن، 16 سیلندر FM، یک آکومولاتور نیتروژنی کوچک و دو لوله آلومینیومی خنک کننده و یک پمپ هوا بر روی روغن می باشد.

بعد از آزمودن این سیستم، ابزاری که دوباره تعمیر شده بود به سیستم تولید در سال 2001 وارد شد و به طور مداوم راه اندازی و کارکرد داشته است.

سرعت در حدود 12 کورس در دقیقه می باشد.

سیستم تعدیل کننده فشار، فشار داخلی را تا psi 800 حفظ می کند و دمای کارکرد سیال هیدرولیک نزدیک و یا معادل دمای محیط می باشد.

این سیستم احتیاج به تعمیر و نگهداری سالیانه دارد ولیکن در طول سه سال اخیر هیچیک از قطعات اصلی جایگزین و یا تعویض نشده اند.

کنترل و تنظیم کردن اولیه ابزار نشان می دهد که تکنولوژی جدید بطور چشمگیری ضربات شوک را کاهش داده و همچنین از شوک برگشتی رهایی و نجات پیدا کرده است( شکل 2).

کاهش شوک های اندازه گیری شده که متجاوز از 60درصد می باشد و نقطه به نقطه کورس به کورس در یک شوک متغیر می باشد بطور قابل توجهی کاسته شده است.

چندین متخصص عملیات کشش در شرکت فورد میزان تغییرات بوجود آمده در کیفیت پانل در سیستم های نیتروژنی وسیستمFM( تعدیل کننده فشار) را مورد بررسی قرار داده اند.

آنها با مشاهده کیفیت پانل ها به پیشرفت های مهم و قابل توجهی رسیدند.

سیستم نیتروژنی باعث شده بود که در عمق یک کورس تناژ افزایش یابد.

همچنانکه عمق کشش افزایش پیدا کند، عبور جریان متریال کاهش می یابد.

در هر صورت سیستم FM تناژ را ثابت نگهداشته و اجازه می دهد که عبور جریان متریال در آخرین مراحل فرمدهی بیشتر شود.

بدلیل اینکه این سیستم می تواند تولید یک طراحی تناژ متغیر در تمام نقاط یک کورس باشد، این تکنولوژی می تواند کیفیت قطعه را اصلاح کرده و در موارد کششی پیشرفت نماید.

قسمت خارجی کاپوت کامیون، ساخته شده از آلومینیوم تولیدکنندگان برای یک مرتبه عملیات پایه و قابلیت اعتماد FM را مستندسازی کردند، آنها قالب دیگری را برای نصب انتخاب کردند و به دنبال قانونمند کردن و قابلیت اعتماد و اندازه گیری و مسائل مالی این تکنولوژی FM برای تولید یک قطعه بودند.

قالبی را که شرکت فورد برای فرمدهی کاپوت آلومینیومی کامیونهای سبک استفاده می کرد به اندازه خیلی زیادی در حدود700000 تا 800000 قطعه در سال تولید می کرد قالب وابزار موردنظر حدود 4 اینچ کشش راانجام می دهد.

سرعت حدود 9 کورس در دقیقه با استفاده از 24 سیلندر نیتروژنی 5 تن بود.

با سرویس دهی در اواخر سال 2002 بعد از یک آزمایش مختصر و مفید و تنظیم دوره ای عملیات، کاهش چشمگیری در میزان شوک و ضربات بوجود آمد و خلاصی و رهایی از واگشت به واسطه الحاق و جایگزینی سیستم FM تأثیر به سزایی در کیفیت پانل ها ایجاد نمود.

در طول هفته های اول خط تولید، تغییرا سرعت پرس را براحتی تا 20 کورس در دقیقه افزایش دهند.

افزایش کورس تا 20 ضربه دردقیقه بستگی به کیفیت پانل و کاهش و کنترل شوک و لرزه دارد.

پس از نصب سیستم FM درصد خرابی پانلهای تولیدی تا 70 % کاهش یافته است.

بخاطر کاهش زمانهای توقف کاری مشخص گردید که سالیانه حدود 600 ساعت صرفه جویی زمانی شده است.

موفقیت های شرکت فورد شرکت فورد بیش از یک میلیون دلار برای نصب سیستم های اضافیFM ( تعدیل کننده فشار) در کارخانه فورد هزینه کرده که به دنبال آن موفقیتهای قبل توجهی در زمینه کنترل حلقه نگهدارنده ورق برای تولید قطعات کششی ونصب سیستم های در کارخانه های پرسکاری فورد در آمریکای شمالی، بدست آمد.

بعلاوه شرکت فورد آزمایش فرم دهی فولادهای با استحکام بالا را با این تکنولوژی انجام می دهد.

گزارش شرکت فورد در خصوص سیستمهای FM توانایی عملکرد و تکنولوژی قوی و نیرومند بطور صحیح در یک محیط تولیدی در صورت آموزش صحیح در قیاس به سیلندر های نیتروژنی نیازمندی کارگاه به تعمیر و نگهداری تفاوتی نمی کند.

کاهش چشمگیر شوکهای برگشتی و ضربات پرس: کاهش صدمات وارده به پرس با کنترل تناژ در تمام سطوح در یک کورس این امکان فراهم می گردد تا عبور جریان مواد آسانتر و در نتیجه کیفیت قطعه افزایش یابد.

چکیده در این مقاله هب بررسی ارتباط بین کرنش های اصلی، فرعی و ضخامتی در حین فرمدهی ورقهای فلزی پرداخته شده و جهت انجام محاسبات سریعتر و خطاهای پایین تر نمودارهایی در این ارتباط تهیه و معرفی شده اند.

واژه های کلیدی: کرنش- فرم دهی – شیت متاب- پارگی – نازک شدگی – نوموگراف در مقالات قلبی استوارت کیلر علت اینکه تغییرات د رحالت گرادیان در میانگین طولی موجب کاهش می گردد توضیح داده شد.همچنین مشخص گردید که حداکثر کرنش اصلی مجاز در گرادیان بستگی به کرنش فرعی ( جزئی) ایجاد شده بوسله نوع فرآیند دارد.

در انی مقاله توضیح داده خواهد شد ه چگونه ترکیب سطح کرنشی( اصلی و فرعی) موجب ثبات مقدار نازک شدگی ورق فلزی می گردد.

شکل دهی ورق فلزی بوسیله یکسری از قوانین محدود می گرد که بیشتر بوسیله قوانین فیزیکی مشخص می شود.

یک قانون جالب ثبات حجم می باشد.

قبل از فرم دهی، ورق فلزی دارای مقدار ثابتی حجم( حجم ثابتی) می باشد، مگر اینکه در حین فرم دهی مقداری از ماده فلز برداشته شود که معمولاً در اثر خط افتادن روی سطح فلز اتفاق میافتد.

برای ایجاد شکل موردنظر(قطعه) برروی ورق، طح ورق افزایش یافته و لذا ضخامت ورق نیز کاسته خواهد شد.

این قضیه برای کل ورق و هر جزء کوچک آن نیر صدق می مند.

قانون ثبات حجم را می توان به صورت یک معادله تعمیم داد که در آن کرنش ها( اصلی و فرعی ) و مقدار ضخامت که به روش اولتراسونیک گرفته شده، وارد شده اند.

(1+ کرنش فرعی) (1+ کرنش اصلی) 1=(1+ کرنش ضخامتی) جایی که کرنش ها بصورت اعشار بجای درصدهای معمول ثبت شده اند مثال زیر نمونه هایی از یک محاسه وت خمین می باشد.

یا در این مثال کرنشهای اصلی و فرعی اندازه گرفته شده توسط روش( تحلیل شبکه دایره ای) و ضخامت اندازه گرفته شده توسط اولتراسونیک جهت دستیابی به میزان دقت اندازه گیری های انجام شده، چک می شوند.

ما بیشتر موافق معادلات نیستیم زیرا ممکن است بعلت اینکه فعالیتهای داخلی متعدد به سختی قابل دید می باشند، اشتباهات محاسبه ای اتفاق بیافتد.

بنابراین از یک نمودار محاسباتی( شکل 1) برای محاسبه سریع و دقیق استفاده می گردد.

در این نمودار کرنش اصلی همیشه مثبت و به شکل و در راستای عمودی طراحی می شود و کرنش فرعی می تواند مثبت، صفر منفی بوده و به شکل افقی طراحی شود.خطوط از قسمت بالا سمت چپ شروع شده و به قسمت پائین سمت راست ختم می گردند و نمایانگر ثبات نازک شدگی بوده که مقادیر آن در سمت چپ بالا و قسمت بالای نمودار نشانداده شده است.

نکته: برای استفاده می توانید با رفتن به سایت www.metalformingmagazine.com و کلیک برروی اسم مقاله، مربوط به دانش شکل دادن و کلیک برروی نوموگراف یک صفحه کامل، نوموگراف را بعنوان یک فایل pdf ذخیره معمول ترین استفاده از نوموگراف محاسباتی، محاسبه کرنش سوم می باشد زمانی که فقط دو تا از سه تا کرنش شناخته شده باشند.

کرنش اصلی(45%) و کرنش فرعی(15%) از مثال بالا به صورت شماره 1 برروی نوموگراف طراحی شده است.

این نقطه برروی خط کرنش ضخامتی 40-% قرار گرفته و با نتیجه محاسباتی بالا تطابق دارد.

زمانی که هر دو کرنش اصلی و فرعی مثبت باشند یک کرنش ضخامتی بزرگی جهت حفظ ثبات قانون حجم لازم می باشد.

این حالت را می توان بوسیله نقطه شماره 2 نشان داد.

در اینجا، هر دو کرنش اصلی و فرعی برابر با 30+% می باشد و در نتیجه یک کرنش نازک شدگی 40-% داریم.

حفظ یک کرنش اصلی 30+% جهت دستیابی به طرح محصول مورد نیاز، مستلزم تغییر پروسه جهت کاهش کرنش فرعی تا میزان 0 درصد می باشد.( نقطه شماره 3).نازک شدگی تا میزان 23-% کاسته شده است.

تثبیت آرام یک کرنش اصلی 30+% یک تغییر پروسه اضافی و تولید یک کرنش فرعی30-% مینماید.( نقطه 4) این فشار باعث اعمال در جهت فرعی به ماده فلز نیرو وارد نموده و باعث ازدیاد طول در جهت اصلی با کاهش نازک شدگی می گردد.

در اصل نوموگراف نشان میدهد که نقطه 4 دارای یک کرنش ضخامتی با میزان 10+% می باشد.

ضخامت ورق فلزی در پاسخ به کرنش فرعی 30-% افزایش ضخامت می یابد.

بجای باریک شدگی و مسئله پارگی، متریال در نقطه 4 به احتمال زیاد اگر توسط یک نگهدارنده – بلانک حمایت و نگهداری نشود، خم شده و دچار ناهمواری می گردد.

ترسیم یک سری از اندازه ها برای دنبال کردن تغییرات پروسه نشاندهنده یکی دیگراز کاربردهاینمودا رمحاسباتی( نوموگراف) می باشد.

یک تغییر حالت از نقطه 1 به 2 در شکل(1) نشاندهنده کاهش کرنش اصلی است و این در حالی است که مقدار نازک شدگی ثابت می باشد.

احتمالاً سایش و یا حفاظ برروی ابزار یک تغییر ناخواسته و نامحسوس ایجاد کرده است.

بیشترین قسمت های چاپ شده امروزه شامل 20% نازک شدگی می باشد.

این قضیه در شکل(2) نشان داده شده است، قسمتی که ترکیبات تغییر شکل در بخش هاشور زده می باشد و مجاز به امتداد نمی باشد.

این محدودیت نازک شدگی حداکثر به میزان 20% باعث محدودکردن حداکثر کرنش فرعی تا مقدار 12+% می گردد.

بیشترین عمق برجستگی ها و بزرگی در دو جهت موجب افزایش طول خط می شود و بیشتر از این مجاز نیست.

درحالیکه چنین محدودیت هایی ممکن است مربوط به شرایط ساختاری باشد.

طراحان ابزار باید از چنین مسائلی در مورد مراحل شکل دادن با چنین محدودیت هایی آگاه باشند.

با رعایت این شرایط و محدودیت ها میتوان حتی قبل از آنکه قالب ساخته شود یا اصطلاحاً برش بخورد، شبیه سازی کامپیوتری شکل دادن را انجام داد.

هیدروفرمینگ( شکل دهی بوسیله فشار آب) Hydroforming هیدروفرمینگ عملی است جهت انبساط، شکل دهی و خمکاری یک قطعه خام یا لوله با استفاده از فشار سیال.

در طی این فرآیند تغییرات زیادی در مقاطع مختلف در طول قطعه ایجاد می گردد در اغلب موارد به دلیل یک چنین ویژگی منحصر به فرد، یک قطعه هیدرو فرم شده قادر است جایگزین چندین عمل پرسکاری گردد.

بعلاوه، عملیات سوراخکاری و شیارزنی را می توان با حداقل دفرمگی در سطح قطعه بوسیله هیدروفرمینگ انجام داد.

یعنی دو عمل متفاوت که هر کدام دستگاه خاص خود را در فرآیند ساخت نیاز دارد، در فرآیند هیدروفرمینگ با یک دستگاه قابل انجام می باشد.

اینها همه صرفه جویی در هزینه های ساخت محسوب می گردد.

هیدروفرمینگ چگونه کار می کند؟

هیدروفرمینگ لوله: در فرآیند هیدروفرمینگ لوله، یک قطعه خام لوله ای شکل قبل از اینکه قالب هیدروفرم بسته شود، از سیال کم فشار پر می گردد(1).

سیال کم فشار به مثابه مندرل مایع عمل کرده و مانع دفرمگی یا پارگی در سطح لوله می گردد.

این سیال همچنین در مرحله اولیه بستن قالب جهت خمکاری لوله به فرم قالب به کار می رود.

در مرحله بعد قسمت فوقانی پرس پایین آمده و در جای خود قرار می گیرد(2).

در این زمان فشار سیال توسط دستگاه تشدید کننده فشار افزایش یافته و در نتیجه لوله به طرف بیرون منبسط گشته و شکل قالب را به خود می گیرد.

گاهی اوقات، برای اینکه شکل دهی لوله بهتر انجام گیرد، فشار محوری نیز اعمال می گردد.

یعنی در هنگام هیدروفرمینگ انتهای لوله به طرف قالب فشار داده می شود.

این عمل به دلایل زیر انجام می گیرد: 1- انبساط بیشتر نزدیک دو سر قطعه 2- کشش مقاطعی نظیر T وY(سه راهی) 3- به حداقل رساندن نازک شدن دیواره قطعه هیدروفرمینگ ورق: فرآیند هیدروفرمینگ ورق مشابه فرآیند هیدروفرمینگ لوله است.

قطعه خام در قالب هیدروفرم قرار می گیرد.

قسمت فوقانی پرس پایین آمده، فشار سیال افزایش یافته و در نتیجه قطعه خام شکل قالب را به خود می گیرد.

با افزایش فشار، طرح های دقیق را می توان شکل داد.

در نتیجه خطوط و شعاع ها به وضوح و دقیق شکل می گیرند.

1- سیال داخل لوله 2- فشار کم 3- فشار زیاد شبیه سازی هیدروفرمینگ مقرون به صرفه شده است Hyderoforming Simulation:Becoming Cost Effective چگونه عوامل متغیر فرآیند بر محصولات هیدروفرم شده تأثیر می گذارند؟

چگونه دستگاه هیدروفرمینگ با استفاده از کامپیوتر در مقایسه با تست عملی، ارزان تر تمام می شود؟

چگونه شبیه سازی هیدروفرمینگ تغییرات پرهزینه طراحی را که به دلیل مشکلات ناشی از فرآیند فرمینگ( شکل دادن) به وجود می آید، حذف می نماید.

شبیه سازی کامپیوتری برای پیش بینی عملکرد قطعات، مجموعه ها و خودروی کامل در صنعت خودروسازی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

مدل های جامع المان های محدود(Finite Elements) تهیه و برای پیش بینی رفتار و عملکرد سازه ها در آزمایشات مخرب جهت تعیین میزان صدمات، ارتعاشات و پایداری سازه به کار رفته است.

کاربرد تحلیل به روش المان های محدود(Finite Element Analysis) و سایر تکنیک های طراحی به کمک کامپیوتر جهت طراحی محصول در مراحل اولیه سیکل طراحی، زمان تولید یک خودرو را از مرحله ایده تا تولید نهایی بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.

چنین نتایجی در رابطه با هیدروفرمینگ قطعات لوله ای شکل، با استفاده از تکنیک های شبیه سازی کامپیوتریFEA قابل دستیابی می باشد.

نتایج حاصل از آنالیز مدل را می توان جهت بهینه سازی محصول، طراحی ابزارهیدروفرمینگ و پارامترهای مؤثر در فرآیند هیدروفرمینگ مورد استفاده قرار داد.

هدف، ساخت قطعاتی است با هزینه کم و طرح بهینه شده که با روش هیدروفرمینگ تهیه می شوند.

این نوشته مراحل مختلف فرآیند هیدروفرمینگ را که می توان با برنامه LSDYNA3D یا برنامه های مشابه، شبیه سازی نمود، مورد بحث قرار می دهد.

مزیت های اصلی روش هیدروفرمینگ قطعات لوله ای شکل نسبت به روشهای متداول ساخت عبارتنداز: کاهش وزن و کاهش هزینه های ساخت قطعات و مونتاژکاری.

بمنظور دستیابی به مزایای فوق، طرح قطعه، انتخاب متریال و روش هیدروفرمینگ بایستی در مراحل اولیه فرآیند طراحی و مشخص گردد این کار بایستی قبل از طراحی ا بزار و نمونه سازی انجام گیرد درغیراینصورت، ساخت نمونه به روش سعی و خطا و تغییرات دقایق آخر ناشی از آن باعث از دست رفتن برخی از مزایای مورد اشاره خواهد شد.

معمولاً بهبود طرح قطعه در مرحله نمونه سازی خیلی دیر است زیرا که متریال با ارزش روغنکاری پیش نرم دادن و مراحل عملیات حرارتی گرانقیمت باید به فرآیند افزوده شود.

اگر محدودیت های فرآیند هیدروفرمینگ در مراحل اولیه طراحی پیش بینی گردد تصمیمات پرهزینه ودیرهنگام حذف خواهد شد.

یکی از روشهای دستیابی به این مهم انجام شبیه سازی کامپیوتری می باشد.

نتایج شبیه سای فرآنید هیدروفرمینگ یعنی« تنشها و جابجای ها» را میتوان در مرحله بعدی یعنی تحیلیل به روش المان محدود(FEA ) جهت پیش بینی عملکرد محصول به کار برد.

یکپارچگی و جامعیت ساختمان ابزار هیدروفرمینگ نیز قبل از ساختن توسط روش FEA قابل پیش بینی می باشد.