واژگان کليدي: هيدروفرمينگ ورق، قطعات مخروطي، کشش عميق هيدروديناميکي، شبيه‌سازي اجزاي محدودفهرست مطالب قدردانيثچکيدهجکلیات11-1- مقدمه21-2- معرفي روشهاي اصلي هيدروفرمينگ ورق41-2-1- روشهاي ماتريس - سيال51-2-1-1- هيدروفرمينگ استاندارد (هيدروفرمينگ با ديافراگم لاستيکي)51-2-1-2- کشش عميق هيدرومکانيکي -هیدرواستاتیکی61-2-1-3- روش كشش عميق هيدرومکانيکي- هيدروديناميكي71-2-1-4- کشش عميق هيدروديناميکي با فشار شعاعي81-2-1-5- کشش عميق هيدروديناميکي با فشار يکنواخت روي ورق91-2-1-6- کشش عميق هيدروريم101-2-2- روشهاي هیدروفرمینگ سنبه - سيال111-2-3- روش تركيبي هیدروفرمینگ121-3- مروري بر پژوهشهاي انجام شده در زمينه هیدروفرمینگ ورق121-4- مروري بر پژوهشهاي انجام شده در زمنيه شکل‌دهی قطعات مخروطي321-5- تعریف مساله و اهداف پايان نامه481-6- مراحل انجام رساله50فصل 2- فصل252مراحل آزمایشگاهی522-1- مقدمه532-2- انتخاب نوع روش هيدروفرمينگ براي شکل‌دهی قطعات مخروطي532-3- معرفي دستگاه و تجهيزات542-3-1- ماشین شکل‌دهی542-3-2- مجموعه قالب552-3-3- قطعات مجموعه قالب572-3-4- سيستم توليد فشار582-4- دستگاههای اندازه‌گیری612-4-1- دستگاه ضخامت سنج612-4-2- دستگاه پروفیل پروژکتور612-5- آزمايش کشش62فصل365فصل 3- شبيه‌سازي اجزاي محدود653-1- مقدمه663-2- معرفي نرم افزار شبيه‌سازي663-3- مراحل شبيه‌سازي663-3-1- ايجاد مدل هندسي673-3-2- خصوصيات ماده (ورق)683-3-3- مونتاژ قطعات683-3-4- مراحل شکل‌دهی693-3-5- تعيين تماس بين سطوح703-3-6- شرايط مرزي و بارگذاري703-3-7- شبکه بندي733-3-8- تحليل فرآيند753-4- ناهمسانگردی در ورق76فصل 4- نتایج و بحث784-1- مقدمه794-2- انتخاب نوع فرآیند هیدروفرمینگ. 794-3- تایید شبیه‌سازی814-4- بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر شکل‌دهی قطعه مخروطی824-4-1- مقدمه824-4-2- بررسی تاثير مسیر فشار844-4-3- بررسي تاثير سرعت سنبه1004-4-4- بررسی اثر پیش‌بشکه‌ای1064-4-5- تاثیر پارامترهای مجموعه قالب1084-4-5-1- تاثیر زاویه مخروط سنبه1084-4-5-2- تاثیر ضخامت ورق1144-4-5-3- تاثیر شعاع سر سنبه1154-4-5-4- اثر شعاع ناحیه بین مخروط - استوانه1184-4-5-5- اثر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق1204-4-5-6- اثر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر1244-5- ارائه روش جدید برای شکل‌دهی قطعه مخروطی نوک‌تیز1264-5-1- شکل‌دهی مرحله پیش‌فرم1274-5-2- روش جدید کشش عمیق مجدد برای شکل‌دهی مرحله نهايي1304-5-3- ارائه روش جدیدی برای شکل سنبه پیش‌فرم1364-5-4- روند کلی شکل‌دهی قطعات مخروطی نوک‌تیز با روش جدید1494-6- مقایسه روش شکل‌دهی مخروط در کشش مجدد سنتی و روش ارائه شده153فصل 5- نتیجه‌گیری155فصل 6- و155فصل 7- پيشنهادات1557-1- مقدمه1567-2- نتیجه گیری1567-3- پیشنهادات159مراجع160فصل 8- پیوست1658-1- بررسی شکل‌دهی قطعه مخروطی در اندازه‌های بزرگترو کوچکتر از نمونه بررسی شده166 فهرست شکلهاشكل (1-1) شماتيک فرآیند كشش عميق برای شکل‌دهی یک قطعه مخروطي، طراحی و ساخته شده توسط نگارنده3شكل (1-2) عیوب ایجاد شده در قطعه مخروطي، کشیده شده توسط نگارنده در فرآیند کشش عمیق سنتی3شكل (1-3) (الف)- شماتیک روش هيدروفرمينگ استاندارد (ب)- قطعه توليد شده با اين روش ]8[6شكل (1-4) شماتيك فرآيند كشش عميق هيدرومكانيكي-هیدرواستاتیکی ]6[.7شكل (1-5) شماتيك فرآيند كشش عميق هيدروديناميكي ]10[8شكل (1-6) شماتيك کشش عميق هيدروديناميکي با فشار شعاعي ]10[9شكل (1-7) شماتيك فرآیند کشش عميق هيدروديناميکي با فشار يکنواخت]11[10شكل (1-8) شماتيك فرآیندکشش عميق هيدروريم ]8[11شكل (1-9) شماتيك فرآیند هيدروفرمينگ سنبه – سيال ]12[11شكل (1-10) شماتيك روش تركيبي هيدروفرمينگ ]12[12شكل (1-11) اثر فشار اوليه بر نسبت کشش در هیدروفرمینگ قطعات آلومينيومی و مسي ]7[13شكل (1-12) منحنی تغییرات کرنش ضخامتی بر حسب نسبت کشش، t0 ضخامتت اولیه ورق، D0 قطر اولیه بلانک، d قطر سنبه ]7[13شكل (1-13) نتايج تجربي و نتايج شبيه‌سازي (الف)- شبيه‌سازي با استفاده از معيار هيل (ب)- شبيه‌سازي با استفاده از معيار بارلات (ج) تجربي ]13[14شكل (1-14) انواع پارگيها در قطعه کشيده شده با روش کشش عميق هيدروديناميکي با فشار شعاعي]10[15شكل (1-15) پارگي اوليه در قطعه ، سمت چپ پارگي بدون چروک در فلنج، سمت راست پارگي با چروک در فلنج]10[15شكل (1-16) انواع پارگي میانی به ترتیب از چپ نوع اول، دوم و سوم]10[16شكل (1-17) پارگی نهایی، سمت راست، پارگي کل فلنج، سمت چپ، پارگي چند کنگره]10[16شكل (1-18) انواع چروکيدگي در قالب هيدروديناميکي با فشار شعاعي، سمت چپ چروک در ناحيه فلنج، سمت راست چروک در ناحيه بدنه]10[17شكل (1-19) تصوير شماتيک روشهاي مختلف پيش- بشکه‌اي (الف)- مثبت (ب)- منفي ]14[18شكل (1-20) تاثير فشار و ارتفاع پيش بشکه‌اي بر نسبت کشش، الف) Al1050-H0 ب) Al 6016-T4]14[19شكل (1-21) منحنی توزيع ضخامت بر حسب لقي در فرآیند کشش عميق هيدرومکانيکي با فشار يکنواخت ]15[20شكل (1-22) منحنی توزيع ضخامت بر حسب شعاع ماتریس در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار یکنواخت]15[20شكل (1-23) تصوير شماتیک طراحي جديد قالب متحرک ]8[21شكل (1-24) تصوير شماتيک یک مجموعه قالب متحرک ]16[22شكل (1-25) تاثیر روانکار بر مسیر فشار]16[23شكل (1-26) مراحل شکل‌دهی قطعه پله‌دار ]17[24شكل (1-27) قطعه پله‌اي تولید شده با روش هیدروفرمینگ در یک مرحله، الف- شبيه‌سازي، ب- تجربی ]17[24شكل (1-28) سطح مقطع‌هاي متفاوت براي انجام آزمايش ]18[25شكل (1-29) شبکه بندي اجزای محدود براي مجموعه قالب مربوط به قطعه سر کروي]19[26شكل (1-30) (الف)، مسير فشار محفظه قالب (ب)، فشار شعاعي مستقل روي لبه فلنج ]19[27شكل (1-31) پارگي ايجاد شده در مرحله اوليه براي مسير فشار 1 با فشار شعاعيMPa20 [19]27شكل (1-32) ايجاد چروک درفلنج در مرحله اوليه براي مسير فشار 7 با فشار شعاعي MPa65 ]19[27شكل (1-33) اثر مسير فشار شعاعي بر کمترين ضخامت ديواره]19[28شكل (1-34) ناحیه بندی و ابعاد پارامتری قالب هیدروفرمینگ ]20[28شكل (1-35) الف- اثر ضریب اصطکاک، ب- اثر نمای کار- سختی( (n ، ج- اثر نسبت حد کشش(b/a) بر مقدار حد فشار شکل‌دهی ]20[31شكل (1-36) الف- مقایسه فشار برشکل‌دهی قطعه نیم کروی تحت شرایط کشیدگی ب- توزیع ضخامت مرکز قطعه نیم کروی تحت شرایط کشیدگی ج- اثر ضریب اصطکاک بر فشار سیال د- اثر نمای کار سختی بر فشار سیال]21[32شكل (1-37) از چپ به راست، مراحل تولید قطعه مخروطی با روش کشش عمیق چند مرحله‌ای [1]33شكل (1-38) مراحل تولید قطعه مخروطی با نوک‌تیز با روش کشش چند مرحله‌ای توام با پیش‌فرم34شكل (1-39) شماتیک مجموعه قالب کشش عمیق براي قطعه مخروطي، 1- ماتریس 2- ورق‌گیر 3- سنبه 4- موقعیت دهنده نسبت به مرکز، 5 و6 تکیه گاه حلقوی7- کوبه اصلی 8- کوبه ورق‌گیر 9- ورق 10- فاصله انداز 11- گیره 12- میز پرس]23[34شكل (1-40)چروک ايجاد شده در قطعه مربوط به قالب شکل(1-39)] 23[35شكل (1-41) شبکه اولیه (تعداد اجزا4364) ورق و شکل‌های نهایی فنجان‌های مخروطی بدست‌آمده شده از ITAS3D و ABAQUS، جنس SPCE ، قطر ورق اولیه mm170 ، سنبه A، کورس mm 1/54 ]23[35شكل (1-42) شماتيک مجموعه قالب شکل‌دهی فنجان مخروطي با استفاده از لايه اورتان ]24[.36شكل (1-43) الف- مراحل مياني شکل‌دهی فنجان مخروطي در قالب با لايه اورتان، ب- فنجان مخروطي شکل داده شده از گرده مسي به قطر mm 100 [24].37شكل (1-44) کرنش اندازه‌گيري شده در جهات مختلف مربوط به فنجان مخروطی مسي (قطر اوليه گرده mm112) [24].38شكل (1-45) شماتیک مجموعه قالب شکل‌دهی قطعه مخروطی با سنبه فلزي و حلقه اورتاني ]25[39شكل (1-46) قطعه مسي شکل داده شده در مجموعه قالب با سنبه اورتاني ]25[39شكل (1-47) به ترتیب از چپ، مراحل شکل‌دهی قطعه در قالب با سنبه اورتانی ]25[40شكل (1-48) کرنشهاي ايجاد شده بر روي قطعه، (الف) کرنش نصف النهاری (ب) کرنش محيطي (ج) کرنش ضخامتي ]25[40شكل (1-49) شکل‌دهی قطعه مخروطی، (الف) قالب سنتي (ب) قالب هيدرومکانيکی با ايجاد فشار کمکي] 26 [41شكل (1-50) توزيع ضخامت قطعه شکل‌داده شده در مجموعه قالب هيدرومکانيکي، به دست آمده از شبيه‌سازي] 26 [42شكل (1-51) نمودار فشار- عمق کشش در قالب هيدرومکانيکي] 26 [42شكل (1-52) منحنی‌های توزيع ضخامت بر حسب عمق کشش در قطعه استوانه‌ای- مخروطی] 26 [43شكل (1-53) قطعه شکل داده شده با استفاده از کاليبره کردن با ابزار همسان] 27 [44شكل (1-54) شکل‌دهی با استفاده از کاليبره کردن با ابزار متفاوت، الف- قطعه شکل داده شده، ب- مشخصات ابعادي قطعه] 27 [44شكل (1-55) قطعه شکل داده شده با کيفيت خوب با سنبه پيش فرم سر کروي] 27 [45شكل (1-56) قطعه شکل داده شده بعد از پيش بشکه‌اي و کاليبره شدن قطعه، فشار پيش بشکه‌ايMpa18 [27]46شكل (1-57) نيروي ورق‌گير متغير بر حسب جابجایی سنبه، پيش بيني شده توسط شبيه‌سازي تطبيقي[28].47شكل (1-58) فنجان‌هاي مخروطي توليد شده از فرآيند کشش عميق، الف- BHF ثابت بهینه، ب- BHF متغیر بهینه[28].47شكل (1-59) نمودار‌های توزيع نازک شدگي الف- نيروي ورق‌گير ثابت، ب- نيروي ورق‌گير متغير [28].48شكل (2-1) ماشین‌های شکل‌دهی، سمت راست، دستگاه آزمايش اونيورسال (DMG)، سمت چپ، پرس هیدرولیک KN400 خاور پرس54شكل (2-2) تصوير شماتيک مجموعه قالب کشش عميق هيدروديناميکي با فشار شعاعي مورد استفاده در اين پژوهش.55شكل (2-3) الف- اجزاي مجموعه قالب ، ب- مجموعه قالب در حالت نصب شده بر روي دستگاه آزمايش.56شكل (2-4) مسیر نمونه فشار اعمالی در تحقیق حاضر57شكل (2-5) واحد هیدرولیکی استفاده شده59شكل (2-6) مدار هیدرولیکی استفاده شده در قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی59شكل (2-7) تجهیزات سیتم هیدرولیکی کنترل فشار60شكل (2-8) تجهيزاتاندازه‌گيري ضخامت ورق، الف- ضخامت سنج اولتراسونیک، ب- ضخامت سنج مکانیکی، ج- کوليس ديجيتالی.61شكل (2-9) دستگاه پروفيل پروژكتور نوري Baty R1462شكل (2-10) ابعاد نمونه کشش مطابق استاندارد ASTM-A370.62شكل (2-11) نمونه‌هایي از قطعات کشيده شده طبق استاندارد ASTM-A370.63شكل (2-12) نمودار تنش – کرنش حقيقي حاصل از آزمايش کشش الف- فولاد St14 ب- مس 9/99%.64شكل (3-1) مدل اجزای قالب و ورق در نرم افزار شبيه‌سازي68شكل (3-2) مونتاژ اجزاي قالب و ورق در شبيه‌سازي.69شكل (3-3) شرايط مرزي اعمال شده در شبيه‌سازي.71شكل (3-4) شرايط مرزي فشار،PR فشار محفظه، PS فشار در ناحيه فلنج ورق]22[.72شكل (3-5) شرط مرزي فشار اعمالي بر ورق، الف- مدل ورق در شبيه‌سازي، ب- شماتيک ورق در مجموعه قالب.72شكل (3-6) المان بندي ورق اوليه و اجزاي قالب74شكل (4-1) نتیجه شبيه‌سازي برای شکل‌دهی قطعه مخروطی با روش سنبه – سیال80شكل (4-2) قطعه مخروطی شکل داده شده با روش سنبه – سیال80شكل (4-3) نتایج شبيه‌سازي و تجربی برای نمونه مسی، الف- منحنی نیرو- جابجایی، ب- منحنی توزیع ضخامت82شكل (4-4) هندسه پارامتری قطعه مخروطی برای بررسی تاثیر پارامترهای موثر در فرآیند83شكل (4-5) هندسه پارامتری مجموعه قالب هیدرومکانیکی بصورت85شكل (4-6) مسير فشار نمونه اعمالي در آزمايش87شكل (4-7)88شكل (4-8) مسیر فشار برای چهار قطعه مخروطی، الف- قطعه A، ب- قطعه‌های B و C ، ج- قطعه D88شكل (4-9) الف- مسیر مشخص شده برای تعیین منحنی‌های توزیع ضخامت، ب- ناحيه‌هاي مورد مطالعه در قطعه88شكل (4-10) شکل‌دهی قطعه A در فشار بیشینه MPa10 و ايجاد پارگي در ناحيه II، (الف) تجربی (ب) شبيه‌سازي89شكل (4-11) پارگی در ناحیه II قطعه‌های B، C وD به ترتیب از (الف) تا (ج) در فشار بیشینه کمتر از MPa5/7، 5/17و 690شكل (4-12) شکل‌دهی قطعه A در فشار بیشینه MPa5/12 و ايجاد گلویی در ناحيه II (الف) تجربی (ب) شبيه‌سازي90شكل (4-13) عیب نازک شدگی در ناحیه II به ترتیب برای قطعه‌های B، C وD، در فشار بیشینه MPa5/7، 5/17و691شكل (4-14) قطعه شکل داده شده A در فشار بیشینه MPa25 (الف) تجربی (ب) شبيه‌سازي91شكل (4-15) قطعه‌های B، C وD شکل داده شده به ترتیب از (الف) تا (ج) در فشار‌های نهاییMPa5/17، 35 و 2092شكل (4-16) منحنی توزيع ضخامت قطعه مخروطي A در فشار بیشینه MPa2593شكل (4-17) منحنی‌های توزيع ضخامت حاصل از شبيه‌سازي در امتداد I-V شکل (4- 8 )، واحد فشار MPa94شكل (4-18) منحني‌های توزيع ضخامت قطعه A تا D در ناحيه II در فشار‌هاي بیشینه مختلف95شكل (4-19) تاثیر سطح فشار بیشینه بر چگونگی تماس ورق با سنبه برای قطعه A، واحد فشار MPa96شكل (4-20) منحنی نیرو – جابجایی قطعه A در فشار بیشینه MPa3097شكل (4-21) تاثیرفشار بیشینه بر نیروی بیشینه سنبه برای قطعات A تا D98شكل (4-22) تغییرات نسبت کشش بر حسب فشار بیشینه، به دست آمده از شبیه‌سازی، D : قطر ورق اولیه100شكل (4-23) مسير‌هاي فشار تجربی بر حسب سرعت‌هاي مختلف سنبه، (الف) فشار- زمان، (ب) فشار- جابجايي101شكل (4-24) منحني جابجایی رسیدن به فشار بیشینه بر حسبسرعت سنبه، بدست آمده از آزمايش102شكل (4-25) قطعه شکل داده شده در سرعت سنبه mm/min 40 (الف) تجربي، (ب) شبيه‌سازي103شكل (4-26) قطعه شکل داده شده مربوط به سرعت سنبه mm/min 50 (الف) تجربي، (ب) شبيه‌سازي.103شكل (4-27) قطعه مخروطي شکل داده شده مربوط به سرعت سنبه mm/min 850. (الف) تجربي، (ب) شبيه‌سازي104شكل (4-28) تاثیر سرعت سنبه برمنحني توزيع ضخامت قطعه مخروطي، به دست آمده از تست تجربی، فشار بیشینه MPa30.104شكل (4-29) تاثیر سرعت سنبه بر درصد کاهش ضخامت در ناحیه II برای قطعهA و فشار بیشینه MPa30105شكل (4-30) اثر فشار پیش‌بشکه‌ای بر منحنی توزیع ضخامت قطعه مخروطی A، به دست آمده از شبیه‌سازی، فشار بیشینه MPa30106شكل (4-31) تغییرات درصد کاهش ضخامت در ناحیه I قطعه مخروطی A بر حسب فشار پیش‌بشکه‌ای، به دست آمده از شبیه‌سازی، فشار بیشینه MPa30107شكل (4-32) پیش‌بشکه‌ای شدن قطعه مخروطی A در فشار MPa8108شكل (4-33) هندسه قطعه مخروطی جهت بررسی تاثیر زاویه مخروطی سنبه، ابعاد به میلیمتر109شكل (4-34) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه در ناحيه II در فشار‌هاي بیشینه مختلف نهايي110شكل (4-35) منحني‌های تجربی تغييرات درصدکاهش ضخامت در ناحيه II بر حسب فشار بیشینه نهايي، به دست آمده از شبیه‌سازی110شكل (4-36) پنجره شکل‌دهی قطعه مخروطی برای زوایای مختلف، بدست آمده با روش شبیه‌سازی112شكل (4-37) توزیع کرنش در قطعه مخروطی در فشار بیشینهMPa30، (الف) زاویه 450،(ب)زاویه 600 ، (ج)زاویه 750113شكل (4-38) قطعه مخروطی تولید شده، به ترتیب از چپ زاویه مخروطی سنبه 450 ، 600 و750، فشار بیشینه MPa30114شكل (4-39) منحنی‌های تجربی توزیع ضخامت ورق بر حسب فشار بیشینه قطعه D برای ورق‌های به ضخامت مختلف، به دست آمده از شبیه‌سازی115شكل (4-40) اثر شعاع سر سنبه بر توزیع ضخامت قطعه مخروطی، زاویه مخروطی سنبه، 600، به دست آمده از شبیه‌سازی116شكل (4-41) تغییرات درصدکاهش ضخامت ناحیه II برحسب نسبت شعاع سر سنبه به ضخامت ورق برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی117شكل (4-42) تغییرات درصدکاهش ضخامت ناحیه II بر حسب نسبت شعاع سر سنبه به ضخامت ورق در زاویه‌های مخروطی سنبه مختلفبرای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی117شكل (4-43) اثر شعاع ناحیه بین مخروط- استوانه بر توزیع ضخامت برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی118شكل (4-44) تغییرات درصد کاهش ضخامت ناحیه IV بر حسب نسبت شعاع ناحیه بین مخروط- استوانه به ضخامت در زاویه‌های مخروطی سنبه مختلف برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی119شكل (4-45) تاثیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق بر میزان کاهش ضخامت قطعه، به دست آمده از شبیه‌سازی121شكل (4-46) اثر ضریب اصطکاک بین ورق و سنبه بر روی مقدار کرنش قطعه مخروطی، (الف) ضریب اصطکاک 01/0، (ب) ضریب اصطکاک 2/0.122شكل (4-47) تاثیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق بر بیشترین کاهش ضخامت ناحیه I، به دست آمده از شبیه‌سازی123شكل (4-48) تاثیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق بر بیشترین کاهش ضخامت ناحیه II، به دست آمده از شبیه‌سازی123شكل (4-49) تاثیر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر بر میزان کاهش ضخامت قطعه مخروطی، به دست آمده از شبیه‌سازی125شكل (4-50) اثر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر بر روی مقدار کرنش قطعه مخروطی، (الف) ضریب اصطکاک 01/0، (ب) ضریب اصطکاک 2/0125شكل (4-51) تاثیر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر بر کاهش ضخامت در ناحیه II به دست آمده از شبیه‌سازی126شكل (4-52) هندسه قطعه مخروطی نوک‌تیز برای شکل‌دهی با روش هیدروفرمینگ، ابعاد به میلیمتر128شكل (4-53) هندسه پیش‌فرم طراحی شده برای مرحله هیدروفرمینگ قطعه شکل(4-51)128شكل (4-54) قطعه پیش‌فرم شکل داده شده در قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی، فشار بیشینه MPa30129شكل (4-55) منحنی تغییرات ضخامت قطعه پیش‌فرم در مسیر I-V شکل(4-8) برای فشار بیشینه MPa30، به دست آمده از تست تجربی130شكل (4-56) قطعه شکل داده شده در مرحله دوم در قالب کشش عمیق مجدد سنتی- بدون آنیل131شكل (4-57) قطعه مخروطی شکل داده شده در مرحله دوم در قالب کشش عمیق مجدد سنتی- آنیل شده131شكل (4-58) مجموعه قالب جدید کشش عمیق مجدد برای مرحله نهایی قطعه مخروطی132شكل (4-59) تنش‌های ایجاد شده در: الف) قالب کشش عمیق مجدد جدید ب) قالب کشش عمیق مجدد سنتی133شكل (4-60) قطعه مخروطی شکل داده شده در قالب کشش عمیق مجدد جدید- بدون آنیل134شكل (4-61) قطعه مخروطی سالم شکل داده شده در قالب کشش مجدد جدید – آنیل شده134شكل (4-62) به ترتیب از سمت چپ، ورق اولیه، قطعه پیش‌فرم (هیدروفرمینگ)، قطعه نهایی135شكل (4-63) منحنی توزیع ضخامت قطعه نهایی در قالب کشش عمیق مجدد جدید، به دست آمده از تست تجربی135شكل (4-64) مرحله خم و واخم در قطعه پیش‌فرم136شكل (4-65) هندسه پیش‌فرم دو مخروطی پیشنهادی137شكل (4-66) اثر زاویه سر مخروط بر منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم شکل(4-64)، به دست آمده از شبیه‌سازی138شكل (4-67) قطعه پیش‌فرم دو مخروطی شکل داده شده139شكل (4-68) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم با هندسه دو مخروطی در مسیر I-V شکل(4-8)، فشار بیشینه MPa30، به دست آمده از تست تجربی139شكل (4-69) مقایسه منحنی توزیع ضخامت برای پیش‌فرم مخروط ناقص و پیش‌فرم دو مخروطی، به دست آمده از تست تجربی140شكل (4-70) شماتیک شکل‌دهی قطعه پیش‌فرم دو مخروطی در قالب کشش مجدد جدید.141شكل (4-71) قطعه مخروطی شکل داده شده نهایی با پیش‌فرم دو مخروطی141شكل (4-72)منحنی توزیع ضخامت قطعه شکل داده شده نهایی با پیش‌فرم دومخروطی، به دست آمده از تست تجربی142شكل (4-73) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه مخروطی نهایی با پیش‌فرم ناقص و پیش‌فرم دو مخروطی، به دست آمده از تست تجربی142شكل (4-74) شماتیک قطعه پیش‌فرم دو مخروطی با حداکثرشعاع‌های ایجاد شده بر روی شکل(4-64)143شكل (4-75)قطعه پیش‌فرم دو مخروطی شکل‌داده شده متناظر با شکل(4-73)143شكل (4-76) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم شکل(4-74) در مسیر I-V شکل(4-8)، برای فشار بیشینه MPa30، به دست آمده از تست تجربی144شكل (4-77) منحنی توزیع ضخامت برای قطعه پیش‌فرم دو مخروطی متناظر با شکل‌های(4-64) و(4-73)، به دست آمده از تست تجربی144شكل (4-78) منحنی‌های مختلف برای هندسه پیش‌فرم قطعه مخروطی145شكل (4-79) قطعه پیش‌فرم شکل داده شده با منحنی اسپیلاین146شكل (4-80) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم اسپیلاین، به دست آمده از تست تجربی146شكل (4-81) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه مخروطی پیش‌فرم متناظر با شکل‌های(4-74) و(4-78)، به دست آمده از تست تجربی147شكل (4-82) قطعه مخروطی نهایی با پیش‌فرم اسپیلاین148شكل (4-83) منحنی توزیع ضخامت قطعه شکل داده شده نهایی با پیش‌فرم اسپیلاین، به دست آمده از تست تجربی148شكل (4-84) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه مخروطی نهایی با پیش‌فرم دو مخروطی با شعاع زیاد و پیش‌فرم اسپیلاین، به دست آمده از تست تجربی149شكل (4-85) هندسه پیش‌فرم دو مخروطی با هندسه پارامتری150شكل (4-86) مراحل طراحی سنبه پیش‌فرم، الف- گرده اولیه، ب- هندسه پیش فرم دو مخروطی، ج- نحوه اعمال قوس در ناحیه‌های خم در پیش‌فرم دو مخروطی، د- پیش‌فروم دو مخروطی با گذراندن منحنی مطلوب152شكل (6-1) قطعه مخروطی صنعتی بزرگتر، ابعاد به میلیمتر166شكل (6-2) شکل‌دهی مرحله اول قطعه مخروطی صنعتی بزرگتر با پیش‌فرم مخروط ناقص167شكل (6-3) قطعه نهایی تولید شده با پیش‌فرم مخروط ناقص167شكل (6-4) مرحله نهایی شکل‌دهی قطعه مخروطی بزرگتر در قالب سایزینگ168شكل (6-5) از چپ به راست، مراحل شکل‌دهی قطعه مخروطی در مقیاس بزرگتر168شكل (6-6) هندسه پیش‌فرم دو مخروطی برای قطعه صنعتی بزرگتر169شكل (6-7) مجموعه قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی برای قطعه مخروطی صنعتی بزرگتر169شكل (6-8) پرس هیدرولیکی 200 تنی170شكل (6-9) قطعه پیش‌فرم دو مخروطی شکل داده شده برای قطعه صنعتی بزرگتر170شكل (6-10) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم دو مخروطی بزای قطعه صنعتی بزرگتر در فشار‌های نهایی مختلف171شكل (6-11) قالب مورد استفاده کشش جدید برای قطعه صنعتی بزرگتر172شكل (6-12) قطعه صنعتی بزرگتر نهایی شکل داده شده با پیش‌فرم دو مخروطی172شكل (6-13) قطعه مخروطی صنعتی كوچكتر، ابعاد به میلیمتر173شكل (6-14) قطعه پیش‌فرم دو مخروطی برای قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر174شكل (6-15) مرحل تولید قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر175شكل (6-1) تولید قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر با روش (الف) اسپینینگ، (ب) جدید175 فهرست جدول‌ها جدول (2-1) خصوصيات مکانيکي و فيزيکي ورق‌های مورد استفاده.63جدول (3-1) مقدار ضریب ناهمسانگردی77جدول (4-1) جزئیات قطعه نشان داده شده در شکل(4-4)، ابعاد به mm84جدول (4-2) جزئیات ابعاد مجموعه قالب شکل(4-5)، ابعاد به mm85جدول (4-3) مقایسه کلی بین روش کشش عمیق سنتی با روش جدید ارایه شده، تهیه شده توسط صنعت همکار154 فصل1قطعات مخروطي در صنعت و بطور خاص در صنایع نظامی، داراي کاربرد گسترده‌اي مي‌باشند. یکی از رایج‌ترین فرآیند‌های شکل‌دهی ورق‌های فلزی، فرآیند کشش عمیق است. شکل‌دهی قطعات مخروطي با این فرآيند موضوع دشوار و پيچيده‌اي محسوب مي‌گردد ]1و2[. شکل (1-1) شماتيک فرآيند مذکور را براي شکل‌دهی يک قطعه مخروطي نشان مي‌دهد. همانطور که در شکل نشان داده شده است، به دليل تماس کم سطح ورق با سنبه در مراحل اوليه شکل‌دهی، تنش‌هاي زيادي در ناحيه تماس با نوک سنبه، به ورق اعمال مي‌شود که موجب پارگي آن مي‌گردد. بعلاوه، از آنجا که بخش عمده‌اي از سطح ورق در ناحيه بين نوک سنبه و ورق‌گير آزاد است، در صورت کشيده شدن ورق، در ديواره قطعه مخروطي چروک ايجاد مي‌شود. شکل (1-2) چروکهاي بوجود‌آمده در قطعه مخروطي و همچنین پارگی ایجاد شده در نوک قطعه را که با روش کشش عميق سنتی توسط نگارنده کشيده شده است، نشان مي‌دهد. از اين رو، قطعات مخروطي در صنعت عموماً با کشش عميق چند مرحله‌اي ]1[، اسپينينگ ]2[ يا با شکل‌دهی انفجاري ] 3و4 [ شکل داده مي‌شوند. این روشها علیرغم دارا بودن مزیت امکان شکل‌دهی قطعات مخروطی، دارای محدودیتهایی نیز هستند. در کشش عمیق چند مرحله‌ای، به چندین مجموعه قالب نیاز است.بعلاوه، به ازای هر مجموعه قالب باید نوعا پرس و اپراتور تامین گردد. همچنین، با تغییر در شکل و اندازه قطعه باید قالب جدیدی طراحی و ساخته شود که این موضوع سبب افزایش قابل ملاحظه در قیمت محصول می‌گردد. از طرف دیگر، دستیابی به قطعه مخروطی با نوک‌تیز در این روش بسیار دشوار است]1[. در روش اسپینینگ برای تولید قطعه، نیاز به تامین دستگاههای خاص می‌باشد. دستگاهی که بتوان با آن قطعات پیچیده و دقیق را ایجاد کرد، باید خودکار باشد که در آن صورت دارای قیمت بالایی خواهد بود. بعلاوه، دستگاه اسپینینگ برای تولید قطعات خیلی کوچک یا بزرگ دارای محدودیت می‌باشد. در روش اسپینینگ برای اینکه ورق بر روی مندرل قرار گیرد نیاز به یک ابزار خاص می‌باشد. این ابزار دستیابی به نوک‌تیز را برای قطعه مخروطی با محدودیت مواجه می‌سازد]2[. روش شکل‌دهی انفجاری نیاز به تجهیزات خاصی دارد و بعلاوه، با توجه به حساسیت زیاد موضوع انفجار، این روش در موارد خاص کاربرد دارد و ایمنی در آن نقش مهمی را ایفا می‌کند. در این روش سرعت تولید قطعات پایین است و تنظیم پارامتر‌ها بسیار مهم می‌باشد ] 3و4 [.در طي سالهاي اخير فرآيند هيدروفرمينگ به عنوان يک جايگزين مناسب براي شکل‌دهی قطعات پيچيده ورقي از سوی صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. روش کشش عميق هيدروفرمينگ يک نوع روش کشش عميق است که در آن از يک سيال تحت فشار، بطور خاص در درون محفظه فشار، به عنوان محيط تغيير شکل دهنده استفاده مي‌شود]5[.قطعاتي که با هيدروفرمينگ توليد مي‌شوند در مقايسه با كشش عميق سنتي، داراي مزاياي قابل توجهي مي‌باشند كه از آن نمونه مي‌توان به نسبت كشش بيشتر (نسبت قطر ورق اوليه به قطر سنبه در صورتي که قطعه بصورت کامل و بدون عیب کشيده شود)، عمليات ثانويه کمتر، حذف جوشکاري، بهبود بخشيدن به استحكام و چقرمگي، كاهش هزينه قالب، كيفيت سطح بهتر، كاهش برگشت فنري، دقت ابعادي بالاتر و قابليت شكل‌دهي اشكال پيچيده اشاره كرد]6[.پارامترهاي موثر بر فرآيند هيدروفرمينگ شامل فشار اوليه داخل محفظه قالب، مسير فشار، نسبت کشش، هندسه سنبه و ورق، جنس ورق و ضريب اصطکاک مي‌باشد]5[.استفاده از سيال براي شکل‌دهی يا هيدروفرمينگ از زمان جنگ جهاني دوم مرسوم بوده است. اولين قطعات هيدروفرم شده در سالهاي 1940 و 1950 توليد شدند.از سال 1990 هيدروفرمينگ به عنوان يك فرآيند قابل قبول در صنايع خودروسازي مطرح و مورد استفاده قرار گرفته است. پس از آن، فعاليتهاي پژوهشي در اين زمينه متمرکز شده و مراکز تحقيقاتي مرتبط همکاري خود را با شرکت‌هاي سازنده خودرو و اتصالات فلزي گسترش داده‌اند ]6[.در زمينه فرآيند هيدروفرمينگ ورق تحقيقات زيادي در طي سالهاي اخير انجام شده و روشهاي متعددي از سوي محققان ارايه گرديده است. برخي از اين روشها به عنوان پايه ساير روشها محسوب مي‌شوند. در این فصل، روشهای اصلی فرآیند هیدروفرمینگ مورد بررسی قرار می‌گیرد.در روشهاي هيدروفرمينگ ماتريس - سيال، سنبه بصورت صلب است و سيال درون محفظه نقش ماتريس را بر عهده دارد. اين روش داراي انواع مختلفي است كه در زير شرح داده مي‌شوند.روش هيدروفرمينگ استاندارد توسط سيرووارودچلوان و تراویس]5[، کنديل]7[ و ژنگ و همكاران (]6[،]8[و ]9[) مورد مطالعه قرار گرفت كه تصوير کلي آن در شکل (1-3) نشان داده شده است. قطعات اصلي اين روش شامل سنبه، ورق‌گير، محفظه فشار و ديافراگم لاستيکي مي‌باشد. در روش هیدروفرمینگ استاندارد، قالب به يک محفظه فشار تبديل مي‌شود و فشار سيال از طريق ديافراگم لاستيکي واقع در بين ورق و سيال، به ورق منتقل مي‌شود. در اين روش ابتدا ورق بر روي ديافراگم قرار مي‌گيرد و سپس ورق‌گير بر روي ورق قرار داده مي‌شود. فشار شکل‌دهی با پايين رفتن سنبهايجاد مي‌گردد. همچنين نيروي ورق‌گير در قسمت فلنج قطعه با اعمال فشار روغن و از طريق ديافراگم لاستيکي به ورق اعمال مي‌شود. اين روش داراي مزاياي زيادي است که از آن جمله مي‌توان به کيفيت سطح بهتر، شکل‌دهی قطعات پيچيده و عدم چروكيدگي در ناحيه فلنج قطعه كار اشاره کرد]8[.