چکیده فرآیند هیدروفرمینگ یکی از روش های شکل دهی با استفاده از سیال بعنوان محیط انعطاف پذیر است که برای شکل دهی قطعات متنوع توخالی مورد استفاده قرار می گیرد. هیدروفرمینگ ورق فرآیندی است که در آن سیال تحت فشار جایگزین قالب می شود. این تکنولوژی دارای مزایای فراوانی چون نسبت کشش بالا، دقت ابعادی بالا، صافی سطح مناسب و قابلیت شکل دهی قطعات پیچیده می باشد. در این پژوهش، شکل دهی قطعه مخروطی در فرآیند کشش عمیق هیدروفرمینگ با استفاده از روش آزمایشگاهی و شبیه سازی اجزای محدود به کمک نرم افزار abaqus مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور از ورق مسی خالص (cu %99.9) با ضخامت mm 2 و قطر mm 80 استفاده شده است. در این پژوهش، تاثیر مسیر فشار بر پارگی و توزیع ضخامت قطعه مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که در مسیر های فشار با مقدار حداکثر پایین تر از mpa 15 فرآیند ماهیت کشش عمیق معمولی را پیدا کرده و به دلیل کشش زیاد ورق، پارگی در ناحیه شعاع نوک سنبه رخ می دهد. در فشار های بالاتر قطعه شکل داده شد و با بررسی توزیع ضخامت در فشارهای متفاوت مشاهده شد که در فشار mpa30 کیفیت قطعه مطلوب بوده و افزایش بیشتر فشار تاثیری بر بهبود توزیع ضخامت قطعه ندارد. از این رو مسیر فشار با مقدار حداکثر mpa30 به عنوان مسیر فشار مطلوب در نظر گرفته شد. با هر دو روش تجربی و شبیه سازی نشان داده شد که استفاده از مسیر فشار مناسب موجب افزایش عمق کشش و حصول قطعه ای مطلوب با صافی سطح مناسب در یک مرحله می گردد. واژه های کلیدی: هیدروفرمینگ ورق، قطعات مخروطی، کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی، شبیه سازی اجزای محدود

فرآیند هیدروفرمینگ لوله جزء فرآیندهای نوین شکل دهی فلزات می باشد. از آنجا که امروزه کاهش وزن قطعات، تولید در کوتاهترین زمان ممکن و کاهش هزینه ها و مراحل تولیدی با رعایت کیفیت بالا جز ء اهداف شرکت های تولیدی است، استفاده از این روش در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، هوافضا و نظامی در دستور کار قرار گرفته است. در این پایان نامه، فرآیند هیدروفرمینگ لوله، به عنوان اصلی ترین روش تولید لوله های پله ای مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، به کمک روش اجزای محدود فرآیند تولید لوله های پله ای در نرم افزار "abaqusexplicit" شبیه سازی شده است. به منظور راسته آزمایی نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، آزمایش های تجربی انجام شد. مطابقت نتایج حاصله از آزمایش های تجربی با شبیه سازی، درستی نتایج حاصل از شبیه سازی را تایید نموده است. مسیر فشار به عنوان مهم ترین پارامتر در تولید لوله های پله ای استوانه ای می باشد. در صورت اعمال فشار نامناسب بر حسب کورس سنبه، امکان بروز عیوبی از قبیل پارگی یا چروکیدگی در لوله بوجود خواهد آمد. در طی بررسی نتایج بدست آمده از تاثیر مسیر فشار بر شکل هندسی و توزیع ضخامت در تولید لوله های پله ای مشخص گردید که جهت بدست آوردن یک قطعه بدون عیب با ابعاد و تلرانسهای مورد نیاز و نسبت انبساط مطلوب با توزیع ضخامت قابل قبول، انتخاب مسیر فشار برحسب تغذیه محوری بسیار مهم می باشد. در این پژوهش امکان دستیابی به پر شدگی کامل گوشه قالب مورد استفاده، در اثر انتخاب مناسب مسیر فشار و مکانیزم قالب میسر گردید.

از آنجایی که درمراحل تولید ورق‎های فلزی از فرآیند نورد گرم استفاده می‎شود، لذا در طی مراحل تولید ورق‎های آلومینیوم آلیاژی عملیات حرارتی‎پذیر، انحلال اتفاق می‎افتد. بنابراین با گذشت زمان شکل‏پذیری این ورق‎ها بر اثر وقوع پیر‎سازی طبیعی دستخوش تغییر می‎شود. همچنین ممکن است نیاز به شکل‎دهی ورق‎هایی باشد که با مکانیزم پیرسازی مصنوعی تا حد معینی سخت شده‎اند. به همین دلیل بررسی اثر عملیات حرارتی پیر‎سختی بر شکل‏پذیری این گونه ورق‎ها امری ضروری به نظر می‎رسد. روش مرسوم برای بررسی میزان شکل‏پذیری ورق‎ها، استفاده از نمودارهای حد ‎شکل‎دهی است. در این پژوهش اثر عملیات حرارتی پیر‎سختی در چهار حالت پیش پیری، قبل از ماکزیمم سختی، در ماکزیمم سختی و بعد از ماکزیمم سختی بر منحنی حدشکل‎دهی آلیاژ آلومینیوم 6063 مورد بررسی قرار گرفته و با منحنی حد‎شکل‎دهی این آلیاژ در حالت آنیل مقایسه شده است. علاوه بر نمودار حدشکل‎دهی، نمودار حد تنش شکل‎دهی برای پنج حالت فوق به دست آمده است. همچنین یک مدل تحلیلی برای بیان ارتباط بین دما و زمان پیرسازی و شکل‎پذیری این ماده ارائه شده است. خواص مکانیکی این ورق نیز با استفاده از آزمون کشش در پنج حالت فوق‎الذکر تعیین گردیده است. با انجام آزمایشات، ماکزیمم سختی بعد از 12 ساعت پیر کردن برای این آلیاژ به دست می‎آید. نتایج حاصل نشان می‎دهد که شکل‏پذیری این ورق‎ها از حالت قبل از ماکزیمم سختی تا حالت ماکزیمم سختی کاهش چشمگیر، و سپس تا حالت بعد از ماکزیمم سختی افزایش نامحسوسی دارد. تغییرات درصد افزایش طول از حالت ماکزیمم سختی تا حالت بعد از ماکزیمم سختی ناچیز بوده و بین استحکام تسلیم و سختی، استحکام نهایی و سختی و همچنین fld0 و سختی روابطی خطی وجود دارد. به علاوه مدل ساخته شده به خوبی شکل‎پذیری این ماده را در حالت‎های پیرسخت شده پیش بینی می‎کند.

قطعات لوله ای نظیر لوله های پله ای جعبه ای شکل، عمدتاً از طریق فرآیند هیدروفرمینگ لوله تولید می شوند. ایجاد گوشه های تیز در هیدروفرمینگ لولهها بسیار مشکل و یا حتی غیر ممکن است. در شکل دهی این قطعات، پرشدن کامل حفره های قالب و ایجاد گوشه های تیز، مستلزم بالا بردن فشار است که این امر باعث نازک شدگی موضعی و پاره شدن گوشه های لوله می گردد. بنابراین گوشه های قطعات در مقایسه با دیگر قسمت ها، عموماً دارای ضخامت کمتری هستند. در این پژوهش به منظور بهبود پرشدن گوشه های قالب قطعات پله ای جعبه ای شکل، قالب جدیدی ارائه شده است. مجموعه قالب پیشنهادی، در مقایسه با قالب های معمول هیدروفرمینگ لوله، دارای دو بوش اضافی است. مراحل شکل دهی لوله در مجموعه قالب جدید بدین ترتیب است که ابتدا لوله درون قالب قرار داده می شود و پس از پرشدن به وسیله روغن، با استفاده از دو سنبه از دو طرف آب بندی می گردد. سپس با افزایش فشار داخلی، لوله بالج شده و با دیواره های ثابت قالب تماس پیدا می کند. در ادامه، بوش های بالایی و پایینی حرکت داده می شوند تا حفره قالب به طور کامل پر شود. فرآیند شکل دهی در این قالب شامل مراحل بالجینگ(پیش فرم) و شکل دهی نهایی(کالیبراسیون) است. نتایج به دست آمده حاکی از این بود که با استفاده از مجموعه قالب جدید، می توان قطعاتی با گوشه های تیزتر و توزیع ضخامت یکنواخت تر، در مقایسه با قالب های معمول تولید نمود. همچنین در این پژوهش، قالب پیشنهادی شبیه سازی شده و پرشدن حفره قالب مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور شبیه سازی فرآیند از نرم افزار اجزای محدود abaqus 6.8 استفاده شده است. قالب جدید پس از طراحی ساخته شده و تعدادی آزمایش بر روی آن انجام گرفته است که نتایج آزمایش ها با نتایج شبیه سازی مطابقت خوبی داشته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در مقایسه با تحقیقات پیشین، قالب هیدروفرمینگ جدید، باعث بهبود پرشدن گوشه های قالب لوله های پله ای جعبه ای شکل می گردد. عدم پیچیدگی قالب و فشار شکل دهی نسبتاً پایین از دیگر مزایای این قالب است. همچنین توزیع ضخامت در قطعات نیز با کمک شبیه سازی اجزا ی محدود و آزمایش تجربی مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که با استفاده مجموعه قالب جدید می توان به توزیع ضخامت نسبتاً یکنواختی در قطعات دست یافت.

هیدروفرمینگ ورق یکی از فرآیندهای جدیدی است که در آن از سیال پر فشار به عنوان واسطه شکل دهی استفاده می گردد. در مقایسه با فرآیندهای شکل دهی سنتی، هیدروفرمینگ ورق از مزایای زیادی همچون بهبود شکل پذیری (نسبت کشش بالا)، کیفیت سطحی بهتر، دقت ابعادی بالا و قابلیت شکل دهی قطعات پیچیده برخوردار است. در این پژوهش، شکل دهی قطعات نیم کروی با بدنه استوانه ای در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. نرم افزار اجزای محدود abaqus برای شبیه سازی فرآیند شکل دهی مورد استفاده قرار گرفت. برای انجام مطالعات تجربی گرده هایی به قطر mm 80 از ورق هایی با جنس های مس خالص و آلیاژ آلومینیومی al6063 در دو حالت عملیلت حرارتی al6063-t4 و al6063-o آماده سازی گردیده و بدین ترتیب شکل دهی قطعات نیم کروی- استوانه ای از جنس های مختلف و تحت اعمال مسیرهای فشار مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. مشاهده شد که مسیر فشار اعمالی تاثیر بالایی در شکل دهی یک قطعه سالم دارد، بطوریکه با اعمال مسیرهای فشار با فشار بیشینه پایین، عیوب پارگی و چروکیدگی در نمونه های شکل داده شده مشاهده گردید. شکل دهی قطعات سالم و با دقت ابعادی مناسب با استفاده از مسیرهای فشار با فشار نهایی بالاتر امکان پذیر می باشد. نتایج شبیه سازی ها و آزمایشات تجربی نشان دادند که افزایش فشار نهایی تا یک مقدار مشخصی منجر به بهبود و یکنواخت شدن توزیع ضخامت قطعات شکل داده شده می گردد. اعمال فشار بالاتر از یک مقدار مشخص، تاثیری در بهبود ضخامت نداشته و حتی می تواند باعث تشدید کاهش ضخامت نمونه های شکل داده شده گردد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی اجزای محدود نشان داد که اعمال فشار پیش بشکه ای تاثیر چندانی در بهبود توزیع ضخامت قطعات نیم کروی- استوانه ای ندارد. مطابقت قابل قبولی مابین نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی وجود داشته است. بنابراین شبیه سازی اجزای محدود می تواند به عنوان یک روش مناسب برای تحلیل این فرآیند مورد استفاده قرار گیرد.

در سال های اخیر از فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید برای بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی مواد فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. از مهم ترین کاربردهای این فرآیندها بهبود خواص ابرمومسانی آلیاژها است. فرآیند موج دار کردن و صاف کردن پیاپی یکی از این فرآیندها است که برای کنترل ریزساختار و خواص مکانیکی ورق های فلزی مورد توجه محققان است. در این پژوهش اثر متغیرهای فرآیند موج دار کردن و صاف کردن پیاپی بر مشخصه های ریزساختاری، خواص مکانیکی و خاصیت ابرمومسانی ورق آلیاژ آلومینیم 5083 تجاری مورد بررسی تجربی قرار گرفت. برای این منظور از روش تاگوچی (27l) استفاده شد. متغیرهای مورد بررسی شامل دما و زمان آنیل اولیه، دما و زمان آنیل میانی و چرخش نمونه ها در بین هر مرحله از فرآیند می باشند. در هر مرحله از فرآیند تغییرات سختی و اندازه دانه به وسیله دستگاه سختی سنج ویکرز و میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین برای بررسی خاصیت ابرمومسانی آلیاژ، شاخص توان حساسیت به نرخ کرنش (m) اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان می دهد که استفاده از آنیل اولیه و میانی در محدوده دمایی °c450-400 به مدت 10 الی 20 دقیقه منجر به ایجاد کوچکترین اندازه دانه می شود. همچنین چرخش نمونه ها به میزان °90 در بین هر مرحله از فرآیند باعث یکنواختی ساختار و خواص مکانیکی می شود. با استفاده از این فرآیند ریزساختاری با اندازه دانه در حدود µm10 بدست آمده است که ناشی از برش خوردن دانه ها تحت زوایای 45 درجه می باشد.

شکل دهی قطعات مخروطی موضوع دشوار و پیچیده ای در فرآیندهای شکل دهی ورقی محسوب می شود. این گونه قطعات توسط فرآیندهای مختلفی در صنعت تولید می شوند که فرآیند کشش عمیق چند مرحله ای و هیدروفرمینگ دو نمونه از فرآیندهای متداول هستند. از آنجا که قطعات مخروطی در صنایع مختلفی همچون صنایع نظامی و هوا و فضا کاربرد وسیعی دارند، انجام تحقیقات بیشتر بر روی این گونه قطعات و بررسی روشهای مختلف تولید آنها مفید خواهد بود. در این پژوهش شکل دهی قطعات مخروطی- استوانه ای توسط دو فرآیند کشش عمیق سنتی و کشش عمیق هیدروفرمینگ به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور قطعات مذکور با استفاده از ورق هایی از جنس مس خالص (9/99 درصد) با ضخامت 5/2 میلی متر شکل داده شده و چگونگی شکل دهی و همچنین تعداد مراحل مورد نیاز برای شکل دهی قطعه مورد مطالعه قرار گرفت. سپس به منظور بررسی و مقایسه فرآیندهای مذکور، منحنی توزیع ضخامت نمونه های نهایی شکل داده شده با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود و آزمایشات تجربی به دست آمد. همچنین نیروی مورد نیاز برای شکل دهی نمونه ها در هر دو فرآیند مطالعه گردید تا در نهایت مقایسه فرآیندها در هر کدام از موارد فوق انجام گردد. برای انجام شبیه سازی اجزای محدود از نرم افزار abaqus استفاده گردیده است. نتایج نشان داد که تعداد مراحل مورد نیاز برای شکل دهی نمونه مورد نظر توسط فرآیند کشش عمیق سنتی سه مرحله بود اما در فرآیند هیدروفرمینگ نمونه در یک مرحله به صورت کامل شکل داده شد. همچنین نمونه شکل داده شده توسط فرآیند هیدروفرمینگ از توزیع ضخامت یکنواخت و مناسب تری نسبت به نمونه کشش عمیق سنتی برخوردار بود. حداکثر نیروی مورد نیاز در فرآیند کشش عمیق سنتیkn 60 بود در حالی که در فرآیند هیدروفرمینگ حداکثر نیروی مورد نیاز kn 140 اندازه گیری شد. هماهنگی قابل قبولی بین نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج تجربی دیده شد.

در فرآیند کشش عمیق سنتی، بطور مرسوم از سیستم ورق گیر با نیروی ثابت استفاده می شود. یکی از اصلی ترین اهداف در این فرآیند، افزایش نسبت کشش می باشد. در این پژوهش، برای افزایش حد نسبت کشش (ldr) از یک روش جدید، یعنی سیستم ترمز ضد قفل (abs)استفاده شده است. نسبت کشش حاصل با نسبت کشش بدست آمده در سیستم ورق گیر با روش سنتی، مقایسه شده است. اصول کلی سیستم جدید بدین صورت است که ورق از قسمت فلنج به راحتی با توجه به میزان گپ (فاصله بین ورق و ورق گیر) داخل قالب کشیده می شود، ورق گیر به صورت نوسانی پایین و بالا می رود و در هر نوسان یک ضربه روی ورق می زند و در نتیجه از چروک شدن آن جلوگیری می-کند و چنانچه ورق کمی چروک شده باشد، آن را صاف می کند. نشان داده شده است که با روش جدید abs می توان قطعات ورقی را به طور مناسب شکل داد. در این روش میزان گپ و فرکانس ورق گیر، تاثیر بسزایی بر فرایند کشش دارد. در تحقیق حاضر از مکانیزم لنگ برای ایجاد حرکت نوسانی ورق گیر استفاده شده است. در آزمایش ها جنس ورق آلومینیوم 1050، قطر سنبه ?? میلیمتر، ضخامت بلانک اولیه mm 1/1 و سرعت پرس 15 میلی متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. نتایج نشان دادند که نسبت کشش با روش abs نسبت به روش مرسوم حدود % 14 افزایش پیدا کرده است. واژه های کلیدی: کشش عمیق- ورق گیر abs - نسبت کشش

در سالهای اخیر، فرآیند هیدروفرمینگ کاربرد گسترده ای در تولید قطعات با مقطع توخالی در صنایع گوناگون بدست آورده است. در این فرآیند، پر شدن کامل گوشه های قالب در شکل دهی قطعات با سطح مقطع مربعی، بسیار مشکل یا حتی غیر ممکن است. در شکل دهی این قطعات پر شدن کامل حفره های قالب و دستیابی به شعاع های گوشه کوچک مستلزم بالا بردن فشار است که این امر باعث نازک شدگی موضعی و پاره شدن گوشه های قطعه می گردد. بنابراین، گوشه های قطعات در مقایسه با دیگر قسمت ها، عموما دارای ضخامت کمتری می باشند. در این پژوهش، به منظور بهبود پرشدگی گوشه های قالب در هیدروفرمینگ لوله های با مقطع مربعی یک طرح قالب جدید ارایه شده است. این طرح در مقایسه با قالب های متداول هیدروفرمینگ لوله با مقطع مربعی دارای دوصفحه متحرک قالب برای تغذیه شعاعی می باشد. بعد از قرار دادن لوله درون قالب در مرحله اول با اعمال فشار داخلی، لوله منبسط می شود. در مرحله دوم، با حرکت صفحات متحرک قالب در راستای شعاعی و در یک فشار ثابت، قطعه با مقطع مورد نظر شکل داده می شود. این فرآیند با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus/explicit 6.9 شبیه سازی شد و به کمک آزمایش های تجربی، پیش بینی های عددی مورد تایید قرار گرفت. نتایج نشان داد که یک لوله پله ای با مقطع مربعی و با نسبت طول به مقطع زیاد با گوشه های تیز و یکنواخت در راستای طولی قابل تولید است. سپس برخی از پارامترهای فرآیند از جمله فشار مرحله اول و دوم و میزان تغذیه و تاثیر آن ها در شکل دهی قطعه مورد بررسی قرار گرفت. نیروی لازم برای بستن قالب که به صورت های تحلیلی، تجربی و عددی بدست آمدند، با یکدیگر مقایسه شدند و تطابق خوبی با یکدیگر داشتند. این فرآیند با فرآیند متداول هیدروفرمینگ لوله با مقطع مربعی، به روش تجربی و شبیه سازی مقایسه شد و نتایج نشان داد که در فرآیند جدید با فشاری پایین تر می توان به شعاع گوشه کوچکتر و توزیع ضخامت یکنواخت تر دست یافت. در ادامه این پژوهش تاثیر پارامترهایی از جمله ابعاد مقطع، استفاده از تغذیه محوری و ضریب اصطکاک بر فرآیند جدید توسط شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفت.

فرآیند هیدروفرمینگ یکی از روش های شکل دهی با استفاده از سیال برای شکل دهی قطعات متنوع توخالی است. هیدروفرمینگ ورق فرآیندی است که در آن علاوه بر اعمال نیروی پرس، بطور همزمان از فشار یک سیال نیز برای عملیات شکل دهی استفاده می شود. این تکنولوژی دارای مزایای فراوانی چون نسبت کشش بالا، دقت ابعادی بالا، صافی سطح مناسب و قابلیت شکل دهی قطعات پیچیده می باشد. روشهای متعددی برای هیدروفرمینگ ورق از سوی محققان ارائه شده است، که از بین آنها در این پژوهش از روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی استفاده شده است. در فرآیند هیدروفرمینگ مسیر فشار یکی از مهمترین پارامترهای فرآیند است. در این پژوهش به کمک کد اجزاء محدود، شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک، با انتخاب مسیر فشار مناسب در یک فرآیند هیدروفرمینگ ورق فولادی با سنبه سر نیم کروی می توان از نازک شدگی شدید ورق جلوگیری کرده و قطعات با توزیع ضخامت یکنواخت تر را شکل دهی کرد. در ابتدا مدل اجزاء محدود با استفاده از نتایج آزمایشگاهی محققان قبلی اعتبار بخشی شد. برای ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی جهت مدل کردن فرآیند از شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. از داده های شبیه سازی در نرم افزار abaqus برای ساختن شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. برای دست یابی به ماکزیمم ضخامت در مناطقی از قطعه که کمترین ضخامت در آن به وجود می آید از الگوریتم ژنتیک در نرم افزار مطلب استفاده شد. براساس نتایج این تحقیق رابطه خوبی بین الگوریتم ژنتیک بر پایه شبکه عصبی مصنوعی وشبیه سازی اجزاء محدود حاصل شده و مسیر فشار بهینه بدست آمد. با بکارگیری مسیر فشار بدست آمده توزیع یکنواخت ضخامت در قطعه به کمک المان محدود حاصل شد.

در سال های اخیر، فرآیند هیدروفرمینگ لوله کاربرد گسترده ای در تولید قطعات در صنایع گوناگون پیدا کرده است. قطعات لوله ای با مقطع مربعی و لوله های جعبه ای شکل به طور عموم با فرآیند هیدروفرمینگ لوله تولید می شوند. در شکل دهی این قطعات، دستیابی به شکل هایی با گوشه های تیز در عمل بسیار مشکل و یا نا ممکن است. در فرآیندهای متداول هیدروفرمینگ لوله، پر شدن کامل حفره های قالب نیازمند بالا بردن فشار است. در نتیجه این افزایش فشار و به دلیل وجود نیروی اصطکاک بین دیواره خارجی لوله و دیواره قالب، ضخامت در گوشه های لوله کاهش می یابد و پارگی موضعی در این مناطق به وجود می آید. در این تحقیق، با ارائه مجموعه قالب جدیدی، پر شدن گوشه های قالب برای تولید لوله های جعبه ای شکل و با نسبت طول به مقطع زیاد در فرآیند هیدروفرمینگ بررسی شده است. قالب مورد نظر، در مقایسه با قالب های متداول هیدروفرمینگ لوله های جعبه ای شکل، شامل دو بوش و دو کشو ی متحرک برای اعمال تغذیه محوری و شعاعی می باشد. عملکرد این قالب با استفاده از روش اجزای محدود شبیه سازی شد و چگونگی پر شدن قطعه در درون حفره ی قالب مورد مطالعه قرار گرفت. آنگاه، برای ارزیابی آن نتایج، آزمایش تجربی انجام شد. نتایج به دست آمده از آزمایش تجربی نتایج شبیه سازی را تایید نمود. نتایج نشان داد که در قالب جدید می توان به محصولاتی با گوشه های کاملا تیز رسید. همچنین نتایج نهایی، توزیع ضخامت مطلوبی را برای قطعات شکل داده شده در قالب جدید نشان داد. ساده بودن ساختار قالب و پایین بودن فشار شکل دهی برخی از مزایای قالب ارایه شده است.

در این پژوهش شکل دهی قطعه های استوانه ای با پیشانی تخت، محدب و مقعر مورد مطالعه قرار گرفته است. شکل دهی این قطعه ها و دست یابی به نسبت کشش بالا با فرایند کشش عمیق، موضوع دشوار و پیچیده ای محسوب می گردد و نیاز به چند مرحله کشش دارد. از آنجایی که تا کنون در زمینه هیدروفرمینگ این قطعه ها و بررسی اثر پارامترهای هندسی و فرایندی تحقیق جامعی گزارش نشده است، در این پژوهش شکل دهی این قطعه ها با استفاده از روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت تجربی و شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، قطعه های استوانه ای به قطر mm7/41 با استفاده از ورق هایی از جنس مس خالص شکل داده شده و تاثیر برخی از پارامترهای هندسی قالب یعنی شعاع گوشه و ارتفاع تقعر سنبه، شعاع لبه ماتریس، فاصله بین ورق گیر و ماتریس و پارامترهای فرایندی یعنی مسیر فشار و ضریب اصطکاک بر توزیع ضخامت، نیروی شکل دهی و نسبت کشش مطالعه شد. در بررسی منحنی توزیع ضخامت قطعه های با پیشانی های تخت و محدب مشاهده شد که با افزایش فشار بیشینه توزیع ضخامت یکنواخت تر می شود. افزایش فشار به بالاتر از یک حد معین تاثیری در بهبود ضخامت قطعه ها ندارد. در قطعه های مقعر، پس از شکل گیری پروفیل مقعر، فشار تاثیری بر کاهش ضخامت نواحی بحرانی ندارد. همچنین مشاهده شد که پارامترهای هندسی قالب و فرایندی نظیر اصطکاک بر توزیع ضخامت قطعه ها تاثیر دارند و می توان با انتخاب مناسب پارامترها، به توزیع ضخامت یکنواخت تری دست یافت. بعلاوه، نتایج نشان داد که نسبت کشش قطعه های استوانه ای با پیشانی تخت و محدب با هم برابر بوده و افزایش شعاع گوشه سنبه تاثیری بر نسبت کشش آن ها ندارد. نسبت کشش قطعه های مقعر اندکی کمتر از نسبت کشش قطعه های محدب و تخت است و ارتفاع تقعر، نسبت کشش این قطعه ها را تحت تاثیر قرار می دهد، در حالیکه شعاع گوشه سنبه اثری بر آن ندارد. همچنین با بررسی پارامترهای فرایندی و هندسی قالب بر نسبت کشش مشاهده شد که این پارامترها نیز نسبت کشش را تحت تاثیر قرار می دهند و با انتخاب مناسب پارامترهای هندسی و فرایندی می توان به نسبت کشش بیشتر در قطعه های استوانه ای دست یافت.

فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد به دلیل امکان دستیابی به قطعات با خواص مکانیکی مطلوب و بدون تخلخل، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. فرآیند تیکسوفورجینگ شامل عملیات آهنگری در محدوده دمایی جامد و مذاب روی شمشی که به یکی از روش های ریخته گری نیمه جامد همانند ریخته گری روی سطح شیبدار تولید شده باشد، می باشد. فرآیند تیکسوفورجینگ به عنوان یک فرآیند نوین برای تولید قطعات در حالت نیمه جامد برشمرده میشود که در چند سال اخیر توسعه گسترده ای پیدا کرده است. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر پارامترهایی نظیر دما، زمان نگهداری و سرعت رام پرس هیدرولیک در عملیات گرمایش مجدد بر خواص ریزساختاری و مکانیکی آلیاژ آلومینیوم a356 صورت گرفته است. به همین منظور و در گام نخست، بیلت ها با ساختار غیردندریتی با استفاده از ریخته گری روی سطح شیبدار بدست آمد. در گام بعدی، با هدف تولید یک قطعه با خواص مکانیکی مطلوب و نیروی آهنگری کم، بیلت ها تا ناحیه دو فازی در دمای 580، 590 و 600 درجه سانتیگراد و در مدت زمان های 5، 10 و 15 دقیقه حرارت دیده و سپس تحت عملیات آهنگری قرار گرفتند. عملیات آهنگری با سرعت رام 1 تا 5 میلیمتر بر ثانیه صورت گرفت. در پایان، برای بهبود خواص مکانیکی قطعه تیکسوفورج شده، عملیات حرارتی t6 به عنوان عملیات پایانی طی دو مرحله انجام گرفته است. بررسی خواص مکانیکی با انجام آزمون فشار و سختی سنجی انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که بهترین خواص مکانیکی با آهنگری بیلت نیمه جامد در دمای 600 درجه سانتیگراد، زمان نگهداری 5 دقیقه و سرعت رام 5 میلیمتر بر ثانیه حاصل شده است. همچنین انجام عملیات حرارتی t6 روی قطعه تیکسوفورج شده سبب بهبود خواص مکانیکی آن شده است.

صفحات دوقطبی یکی از مهمترین اجزای پیل سوختی بشمار می¬آیند که بیشترین وزن و هزینه را در ساخت آن به خود اختصاص می¬دهند. در صنعت این قبیل صفحات را با روش¬های متنوعی همچون استمپینگ، شکل¬دهی با لایه لاستیکی، شکل¬دهی الکترومغناطیسی و هیدروفرمینگ تولید می¬کنند که هر کدام از آنها دارای معایب خاص خود می¬باشند. در این بین، فرآیند هیدروفرمینگ به دلیل دارا بودن مزایای متعدد، بعنوان یک روش کاربردی در شکل¬دهی صفحات دوقطبی با الگوی پیچیده مطرح است. صفحات دوقطبی دارای هندسه مسیر جریان سیال مختلفی هستند که عبارتند از: شیاری، پینی، متصل بهم و مارپیچ. در این میان، شکل¬دهی الگوی شیاری مارپیچ به دلیل پیچیدگی و دقت هندسی بالای الگوی مسیر جریان، فاصله کم بین شیارها و نیز ضخامت بسیار کم ورق، کار بسیار مشکلی است. تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه الگوهای شیاری صورت گرفته است اما نکته¬ قابل توجهی که در شکل¬دهی این الگوها از اهمیت خاصی برخوردار است، دستیابی به نسبت عمق به عرض بالا در کانال¬ها می¬باشد که در این پژوهش مدنظر قرار داده شده است. از طرفی پژوهش¬هایی که تاکنون در زمینه شکل¬دهی الگوهای شیار مارپیچی انجام شده محدود به شکل¬دهی به روش لایه لاستیکی بوده و تاکنون شکل¬دهی این الگوی پیچیده به روش هیدروفرمینگ بررسی نشده است. از این رو در این پژوهش، قابلیت شکل¬دهی صفحات دو¬¬قطبی با الگوی شیار مارپیچ موازی به کمک روش هیدروفرمینگ به¬صورت تجربی و شبیه¬سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، صفحاتی از جنس فولاد زنگ¬نزن 304 به ضخامت 11/0 میلیمتر شکل داده شدند و تاثیر برخی از پارامترهای هندسی و فرآیندی بر شکل¬دهی این صفحات مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که حالت مطلوب برای شکل¬دهی صفحات، شیارهایی به پهنای دیواره 65/0 میلیمتر، عرض 5/1 میلیمتر، زاویه دیواره 10 درجه، شعاع فیلت داخلی 2/0 و خارجی 3/0 میلیمتر و نسبت شعاع مارپیچ کانال 2 می¬باشد. با دستیابی به پارامترهای هندسی و فرآیندی مطلوب، امکان شکل¬دهی صفحاتی با نسبت عمق به عرض بالا در حدود 53/0 در حالت مقعر و 62/0 در حالت محدب و با درصد پرشدگی 91/95% در حالت کلی میسر گردید.

فرآیند هیدروفرمینگ جزو روش های نوین شکل دهی می باشد. استفاده از این فناوری در راستای کاهش مراحل تولید قطعات و به خصوص حذف مراحل جوشکاری در قطعات با اشکال پیچیده در دستور کار تولیدکنندگان صنایع قرار گرفته است. لوله های فلزی از جمله لوله های پله ای استوانه ای با کاربردهای بسیار زیاد در صنایع دفاعی، تاسیساتی، خودروسازی و پتروشیمی استفاده می شوند. با توجه به مزایای فرآیند هیدروفرمینگ برای تولید لوله های پله ای استوانه ای، در این پایان نامه، از این روش برای شکل دهی لوله استفاده شد. یکی از پیچیدگی های روش هیدروفرمینگ، تولید لوله های سالم و بدون عیب با دقت ابعادی مطلوب و ویژگی های هندسی مورد انتظار است و موضوعی است که به پارامترهای موثر ورودی در این روش وابسته می باشد. از طرفی نسبت انبساط یکی از خروجی های بسیار مهم فرآیند شکل دهی لوله می باشد و افزایش و دستیابی به میزان بیشتری از آن به علت این که حد شکل دهی را تعیین می کند مورد توجه می باشد. در این پایان نامه، تاثیر پارامترهای فرآیندی، اصطکاکی و هندسی بر نسبت انبساط یک لوله فولادی، به روش تجربی و شبیه سازی المان محدود مورد مطالعه قرار گرفت. شکل هندسی و توزیع ضخامت لوله با هر دو روش مقایسه و درستی نتایج حاصل از شبیه سازی تایید شد. سپس با تکیه بر درستی نتایج شبیه سازی، تاثیر پارامترها در نسبت انبساط بررسی شد. نتایج نشان داد، در بین پارامترهای بررسی شده، مسیر فشار و تغذیه محوری به عنوان پارامتر فرآیندی، بیشترین تاثیر را در نسبت انبساط دارد و ضریب اصطکاک، طول بوش، شعاع بوش و زاویه بوش تاثیر کمی بر نسبت انبساط دارند. در این پژوهش نشان داده شد که با استفاده از مسیر فشار پله ای و اعمال تغذیه محوری همراه با افزایش فشار در مراحل اولیه به جای مسیر فشار و تغذیه ارایه شده توسط پژوهشگران پیشین، بهبود در توزیع ضخامت و نسبت انبساط ایجاد شده است. همچنین در این پژوهش با ارایه یک روش جدید، مسیر فشار و تغذیه ای جهت ایجاد چروک خواسته در قطعه و سپس رفع چروک استفاده شد که موجب دستیابی به نسبت انبساط 69/3% گردید که در مقایسه با نسبت انبساط بدست آمده با مسیرهای استفاده شده توسط پژوهشگران پیشین که 61/5% بوده افزایش قابل توجهی داشته است.

با پیشرفت روزافزون تکنولوژی ها و با توجه به بازار رقابتی، اکثر صنایع تولیدی با هدف کاهش هزینه و زمان تولید، عرضه محصولاتی با کیفیت بهتر و دستیابی به سیستم تولید انعطاف پذیر، استفاده از مواد جدید و فرآیندهای تولید پیشرفته را مدنظر قرارداده اند. فرآیند هیدروفرمینگ نیز با استفاده از سیال تحت فشار به جای ابزار صلب در شکل دهی فلزات یکی از این فرآیندها می باشد که امروزه توجه تولیدکنندگان قطعات ورقی را به خود جلب کرده است. در این پژوهش نیز امکان تولید یک قطعه صنعتی (کاپوت تراکتور) به روش هیدروفرمینگ و به طور یکپارچه با ورق فولادی کم کربن و ناهمسانگرد st14، که امکان تولید آن به روش کشش عمیق سنتی امکان پذیر نبود، مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی پس از دستیابی به نتایج مورد نظر در شبیه سازی، با طراحی و ساخت قالب و تولید قطعه در ابعاد آزمایشگاهی، نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نمونه های شکل دهی شده در آزمایشگاه مورد مقایسه و اعتباردهی قرار گرفتند. با هدف کاهش هزینه تولید و افزایش کیفیت قطعه تولیدی، ابعاد اولیه ورق با چهار مرحله به روش حساسیت بهینه سازی گردید، علاوه بر آن تاثیر چهار مسیر فشار با فشارهای پیش بالج برابر bar 20 و حداکثر فشارهای bar 50، 100، 150 و 200 بر روی کیفیت قطعه تولیدی مورد بررسی قرار گرفت و حداکثر فشار bar 150 به عنوان فشار مناسب در نظر گرفته شد. در نهایت جهت فرم دهی کامل قطعه، فشار نهایی bar 800 به عنوان مناسب ترین فشار از بین سه فشار bar 500، 650 و 800 تعیین گردید. از اینرو محققین توانستند قطعه مذکور را به طور کامل و بدون چروکیدگی تولید نمایند.

کشش عمیق یکی از مهمترین فرآیندهای شکل‎دهی ورق است که به طور وسیعی در تغییر شکل ورقهای فلزی و تبدیل آن به قطعات توخالی به کار می‎رود. این فرآیند نخستین بار در اوایل قرن هیجدهم تجربه شده است. در فرآیند کشش عمیق سنتی محیط شکل‎پذیری به صورت صلب می‎باشد. این فرآیند اگر چه که برای تولید قطعات با استحکام بالا و وزن کم مناسب می‎باشد ولی در تولید بعضی قطعات با شیب منفی و فرم‎های پیچیده استفاده از این روش غیر‎ممکن می‎باشد که می توان از روش هیدروفرمینگ استفاده کرد. در این فرآیند محیط شکل‎پذیری به صورت سیال می‎باشد، فرآیند هیدروفرمینگ اگرچه که دارای مزایایی چون بهبود شکل‎پذیری، قابلیت شکل‎دهی قطعات پیچیده، کیفیت سطحی خوب و دقت ابعادی بالا می‎باشد ولی معایبی همچون مشکل آب‎‎بندی و هزینه بالا دارد. برای رفع مشکلات فوق روش جدید فرم‎دهی ساچمه که برای فرم‎دهی ورقهای فلزی قابل استفاده است، پیشنهاد می‎گردد. در این روش اگر چه که محیط شکل دهی به صورت جامد بوده ولی بدلیل گسسته‎بودن، کاملا انعطاف پذیر می باشد، و در آن ساچمه بعنوان محیط شکل دهنده، نیرو را از سنبه به ورق منتقل می کند. از مزایای فرآیند فرم‎دهی ساچمه-ای میتوان به ساده بودن فرآیند، ارزان‎بودن و امکان ساخت قطعات با شیب منفی اشاره کرد. در این تحقیق از فرآیند جدیدی به نام فرآیند کشش عمیق ساچمه ای استفاده شده و امکان سنجی این فرآیند و ساخت قطعات و پارامترهای موثر بر آن مورد بررسی قرار گرفته و با فرآیند کشش عمیق سنتی مورد مقایسه قرار می‎گیرد. از جمله این پارامترها می‎توان به بررسی توزیع ضخامت و نیروی فرم‎دهی با استفاده از نتایج تجربی و عددی و همچنین بررسی برخی از پارامترها مانند اصطکاک و شعاع ماتریس و ... با استفاده از نتایج عددی در هر دو فرآیند کشش عمیق و ساچمه ای اشاره کرد. در این تحقیق ورقهایی از جنسal1050 و al1050 آنیل شده و st14با ضخامت 1 میلیمتر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که نیروی مورد نیاز برای فرآیند کشش عمیق ساچمه ای بیشتر از فرآیند کشش عمیق سنتی است. همچنین نمونه شکل داده شده توسط فرآیند کشش عمیق از توزیع ضخامت یکنواخت و مناسب‎تری نسبت به نمونه کشش عمیق ساچمه‎ای برخوردار است ولی حداکثر نازک شدگی در قطعات مربوط به فرآیند ساچمه‎ای کمتر از فرآیند کشش عمیق سنتی می‎باشد. تطابق قابل قبولی بین نتایج حاصل از شبیه‎سازی و نتایج تجربی دیده می شود. همچنین ملاحظه گردید که با استفاده از فرآیند کشش عمیق ساچمه ای می توان به قطعاتی با شیب منفی دست پیدا کرد که تولید این نوع قطعه توسط فرآیند کشش عمیق سنتی امکان پذیر نمی‎باشد.

لوله های خم کاری شده جدار نازک کاربرد بسیار وسیعی در صنایع فضایی، هواپیماسازی، خودروسازی و دیگر صنایع دارد. مساله کاهش وزن و کاهش فضای اشغال شده توسط لوله ها سبب شده است تا این قطعات با شعاع خم کوچک شکل دهی شوند. خم کاری لوله با شعاع خم کوچک نیازمند به کارگیری روش های نوین خم کاری می باشد، زیرا با کاهش شعاع خم کاری امکان ایجاد عیوب چین خوردگی در شعاع داخلی خم، نازک شدگی بیش از حد جداره بیرونی لوله، تغییر شکل سطح مقطع و مانند آنها افزایش می یابد. یکی از روش هایی که برای خم کاری لوله های جدار نازک با شعاع های خم کوچک مورد استفاده قرار می گیرد، خم کاری به روش هیدروفرمینگ است. این روش در مقایسه با سایر روش های خم کاری لوله دارای مزایای بسیار زیادی مانند بهبود کیفیت سطحی، کاهش تغییرات ضخامت، افزایش استحکام و کاهش هزینه، به خصوص در مورد قطعات پیچیده، می باشد. در این پژوهش ابتدا لوله های انتها بسته بدون درز به وسیله فرآیندهای کشش عمیق و اتوکاری تولید گردیده است.سپس، فرآیند خم کاری این لوله با نسبت شعاع خم به قطر (r/d) برابر 1 توسط فرآیند جدید خم هیدروفرمینگ به صورت تجربی و شبیه سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پس از بررسی مسیر فشار، مسیر فشاری که در آن لوله بدون چروکیدگی به طور کامل شکل قالب را به خود می گیرد، بدست آمد. بعلاوه، اثر تغییرات فشار بر توزیع ضخامت لوله در شعاع داخلی و شعاع خارجی ناحیه خم لوله مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، نحوه شکل گیری لوله در نسبت-های (r/d) ثابت با تغییر همزمان شعاع خم و قطر لوله و نحوه شکل گیری لوله در نسبت های (r/d) متغیر کمتر از یک در قطر لوله ثابت با یکدیگر مقایسه شد. همچنین اثر ضریب اصطکاک میان قالب و دیواره لوله نیز مورد بررسی قرار گرفت.

امروزه فرآیند شکل دهی فلزات به عنوان یکی از روش های مهم تولید قطعات فلزی محسوب می شود. در حال حاضر صنعت شکل دهی فلزات عرصه گسترده ای را در کلیه صنایع اعم از صنایع خودروسازی، صنایع هوافضا، صنایع پزشکی، لوازم آشپزخانه و ... ایجاد نموده است. در این پژوهش شکل دهی فنجان های استوانه ای با پیشانی تخت با استفاده از فرآیند هیدروفرمینگ مورد مطالعه قرار گرفته است. فرآیند هیدروفرمینگ یکی از روش های شکل دهی ورق های فلزی می باشد که در آن علاوه بر سنبه و ماتریس، از یک سیال تحت فشار استفاده می شود. تاکنون گزارش جامعی در خصوص تاثیر نوع سیال استفاده شده در هیدروفرمینگ فنجان های استوانه ای ارائه نشده است. از این رو در این پژوهش، شکل دهی اینگونه قطعات با استفاده از فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا قطعات استوانه ای از جنس مس خالص و فولاد 14st به صورت تجربی و با استفاده از چندین سیال واسطه با لزجت های متفاوت شکل داده شده است. در ابتدا جهت تعیین حدود پارامترهای فرآیند نظیر فشار بیشینه شکل دهی، فرآیند با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus شبیه سازی شد. در ادامه تاثیر لزجت سیال بر روی توزیع ضخامت و نیروی سنبه به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی منحنی های توزیع ضخامت مشاهده گردید که لزجت سیال واسطه، تاثیر زیادی بر روی نازک شدگی بیشینه قطعات شکل داده شده دارد و با افزایش لزجت سیال تا یک حد معین، نازک شدگی بیشینه قطعات استوانه ای کاهش می یابد و افزایش لزجت بعد از حد معین، موجب افزایش نازک شدگی بیشینه می گردد. لزجت سیال واسطه بر روی بیشینه نیروی سنبه نیز تاثیر می گذارد. به طوریکه با افزایش لزجت سیال، بیشینه نیروی سنبه نیز افزایش می یابد.

امروزه در صنایع مختلف بخصوص صنعت خودروسازی و هوافضا برای کاهش وزن قطعات و در پی آن کاهش مصرف سوخت، استفاده از مواد سبکی چون آلیاژ های آلومینیوم و منیزیم گسترش یافته است. این آلیاژ ها به دلیل داشتن استحکام به وزن بالا و نیز خواص ضد خوردگی، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. در کنار مزیت های ذکر شده، این آلیاژ ها شکل پذیری پایینی در دمای اتاق دارند. برای رفع این مشکل، شکل دهی در دما های بالا پیشنهاد می گردد. برای شکل دهی ورق های فلزی، فرآیند های مختلفی وجود دارد که یکی از آنها فرآیند هیدروفرمینگ است. این فرآیند به دلیل مزایایی که دارد در این پژوهش از آن استفاده شده است. برای انجام شکل دهی با استفاده از فرآیند هیدروفرمینگ روش های مختلفی وجود دارد که در این پژوهش از روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی استفاده شد. به کارگیری این فرآیند در دماهای بالا روش جدیدی می باشد که خیلی کم بدان پرداخته شده است. در پژوهش حاضر به بررسی اثر پارامتر های مختلف شکل دهی مانند فشار سیال، دمای شکل دهی، سرعت سنبه و پارامتر های هندسی روی قابلیت شکل پذیری ورق از جنس آلیاژ آلومینیوم 5052 برای تولید قطعه استوانه ای سر تخت در حالت سرد و گرم هم دما پرداخته شد. توزیع ضخامت در قطعه شکل گرفته شده و نیروی سنبه مورد نیاز برای شکل دهی و نسبت کشش حدی به عنوان سه خروجی فرآیند انتخاب شدند. در ادامه، خروجی های به دست آمده با شکل دهی در حالت گرم غیر هم دما مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش فشار بیشینه تا مقداری خاص، نازک شدگی بیشینه در قطعه شکل گرفته شده کاهش می یابد، در حالی که نیروی بیشینه سنبه با بالا رفتن فشار افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که افزایش دمای شکل دهی و کاهش سرعت در دما های بالا نیز نازک شدگی بیشینه را افزایش می دهد. علاوه بر این، افزایش دما نیروی سنبه را کاهش می دهد، در حالی که سرعت سنبه تاثیری روی آن ندارد.

مخازن جدارنازک تحت فشار خارجی از مهم ترین سازه های مورد استفاده در صنایع مختلف هستند. اصلی ترین عامل تخریب این سازه ها پدیده ی کمانش است. در بین انواع مختلف کمانش ممکن در ارتباط با این سازه ها، کمانش نامتقارن حالت مطلوب فروپاشی است. در پژوهش حاضر به بهینه سازی ابعادی مخازن جدارنازک تحت فشار خارجی برای نیل به کمینه وزن سازه و اجتناب از کمانش نامتقارن پرداخته شده است. از جمله نتایج این پژوهش می توان به ارائه ی معیاری برای تعیین الاستیک یا پلاستیک بودن کمانش، تعیین دقت روابط مورد استفاده به منظور پیش بینی فشار کمانش در مقایسه با نتایج تجربی و ارائه ی روش ساده بهینه سازی مخازن جدارنازک استوانه ای با شعاع معلوم اشاره نمود.

فرآیند خمکاری یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است. لوله های خمیده (زانویی ها) با شعاع خم کوچک کاربرد زیادی در موتور هواپیماها، سفینه های فضایی، موتور کشتی ها و غیره دارند. در خمکاری لوله ها هر چه شعاع خم کوچکتر باشد احتمال ایجاد عیوب در آنها بیشتر می شود خصوصا هنگامیکه سطح مقطع لوله غیر دایره ای باشد. در چنین شرایطی به کمک روش های معمول خمکاری لوله ها، نمی توان این خم ها را با کیفیت مطلوب تولید کرد. بنابراین ارایه روش های جدید و ابتکاری برای تولید خم های با شعاع کوچک در لوله های با مقطع غیر دایره ای ضروری به نظر می رسد. از جمله این روش های ابتکاری که در سال های اخیر در زمینه شکل دهی فلزات مورد توجه فراوان قرار گرفته است، شکل دهی به ابزارهای انعطاف پذیر می باشد. در پژوهش پیش رو، خمکاری لوله جدار نازک انتها بسته بدون درز با مقطع مربعی از طریق شبیه سازی و تجربی انجام می گیرد. بدین ترتیب که فرآیند شکل دهی و خمکاری لوله های مذکور توسط نرم افزار شبیه سازی آباکوس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و سپس نتایج با نمونه های شکل داده شده به روش تجربی مقایسه گردیده و تعدادی از پارامترهای موثر بر خمکاری لوله مورد بررسی قرار می گیرند.

فرآیند نوزینگ لوله یکی از روش های شکل دهی لوله است که در آن سر لوله تحت فشار در قالب همگرا می شود. در صنایع نظامی کاربرد گسترده ای دارند. . در این پژوهش امکان پذیری این فرآیند با استفاده از حمایت کننده ی داخلی هیدرولیک (روغن)، مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش هایی با پرسکاری معمولی و پرسکاری با استفاده از فشار روغن به عنوان حمایت کننده ی داخلی انجام شد. نتایج تجربی و شبیه سازی بدست آمده در این پژوهش با هم مقایسه شده و نزدیکی قابل قبولی مشاهده شده است. دست یابی به نسبت های نوزینگ بالا را امکان پذیر سازد. این نتیجه حاصل شد که استفاده از فشار روغن به عنوان حمایت کننده داخلی دست یابی به نسبت های نوزینگ بالا را امکان پذیر می سازد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

کاربرد سیستم های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف به ویژه در صنایع خودروسازی به عنوان راه حلی برای حداقل کردن اثر ضربه وارده به سرنشینان و بالا بردن ایمنی خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای بالا بردن ایمنی خودروها در سوانح رانندگی و برخورد خودروها با موانع، اقدامات زیادی از سوی شرکتهای سازنده صورت گرفته است. جذب انرژی ضربه یکی از معیارهای مهم ایمنی خودرو می باشد که باید توسط شرکت سازنده مد نظر قرار گیرد. به این منظور سیستم های گوناگون جذب انرژی به کار گرفته شده اند که از این میان لوله های جدار نازک به خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا، طول لهیدگی زیاد و نسبت جذب انرژی به وزن بالا به عنوان یکی از کارآمدترین سیستمهای جذب انرژی کاربرد روز افزونی پیداکرده اند. این سیستم ها علاوه بر صنایع خودرو سازی در صنایع کشتی سازی، راه آهن و نظامی نیز کاربرد دارند. لوله های جدار نازک در پشت سپر، ستون و فرمان خودرو، قسمتهای در معرض ضربه کشتی ها، قطارها و همچنین کف آسانسورها، هلیکوپترها و فضاپیماها و همچنین مخازن سوخت به منظور نشست نرم، حفاظت از مواد بسته بندی شده و تجهیزات استفاده می شوند. دراین پژوهش با انجام آزمایشات تجربی و شبیه سازی اجزای محدود، نحوه لهیدگی، میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی لوله های جدارنازک شیاردار با ابعاد هندسی گوناگون تحت بارگذاری محوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. شبیه سازی نمونه های آزمایش شده در نرم افزار abaqus به صورت دو بعدی متقارن محوری و سه بعدی و به روش صریح اجرا شده است. صحت کلیه نتایج شبیه سازی توسط نتایج حاصل از آزمایشات تجربی مورد تایید قرار گرفته است. نتایج نشان داده اند که نحوه لهیدگی و میزان انرژی جذب شده در لهیدگی محوری لوله های جدار نازک شیاردار می تواند به وسیله معرفی مقادیر فواصل شیار گوناکون کنترل شود. تطابق نسبتا خوب نتایج تجربی و شبیه سازی در این پژوهش با مقایسه رفتار منحنی بار – جابه جایی، نیروی آغاز لهیدگی، نیروی متوسط لهیدگی و نحوه تغییر شکل نمونه ها به روشنی نشان داده شده است.

شکل پذیری ورق را می توان توانایی ورق در تغییر شکل و تبدیل شدن به شکل مورد نظر بدون پارگی و گلویی شدن، تعریف کرد. ورقها را تنها تا حد معینی می توان تغییر شکل داد که این حد با شروع گلویی موضعی که در نهایت منجر به پارگی می شود مشخص می گردد. یکی از روشهای معروف که محدودیت های فوق را نشان می دهد نمودار حد شکل دهی می باشد. اثبات شده است که اگرچه نمودارهای حد شکل دهی روش مناسبی برای تحلیل شکل پذیری ماده است اما تنها زمانی قابل استفاده است که بارگذاری متناسب باشد. به عبارت دیگر زمانی که نسبت میان کرنشهای اصلی در طول فرآیند شکل دهی ثابت باشد. لذا جهت رفع این مشکل، نمودارهای حد تنش شکل دهی مطرح شدند که مستقل از مسیر کرنش می باشند. فاکتورهای زیادی بر حد شکل دهی تاثیر می گذارند که یکی از آنها نرخ کرنش می باشد. در این پایان نامه به بررسی اثر نرخ کرنش بر شکل دهی پرداخته می شود. بر این اساس نمودار حد شکل دهی آلیاژ آلومینیم 3105 به صورت تجربی و با استفاده از تست کشش خارج از صفحه هکر برآورد می شود. همچنین به خاطر اهمیت نمودارهای حد تنش شکل دهی، با استفاده از روابط پلاستیسیته، تنشهای حدی حاصل از کرنشهای حدی تجربی و به دنبال آن منحنی حد تنش شکل دهی آلیاژ آلومینیم 3105 تعیین می شود. همچنین در این پایان نامه به بررسی تعدادی از تئوریها و معیارهای تسلیم مختلف برای پیش بینی نمودارهای حد کرنش و حد تنش شکل دهی پرداخته می شود و نتایج حاصل از کار تحلیلی با نتایج تجربی مقایسه می شود. به دلیل کاربرد زیاد روشهای المان محدود در پیش بینی حد شکل دهی، در این پایان نامه نمودار حد کرنش و حد تنش شکل دهی با استفاده از شبیه سازی و معیارهای شکست نرم مختلف پیش بینی شده و با نتایج تجربی مقایسه می شوند. همچنین با توجه به محدودیت امکانات، بررسی اثر نرخ کرنش در سرعت های معمول شکل دهی از طریق تجربی و بررسی اثر نرخ کرنش در سرعت های بالا با استفاده از روش اجزای محدود انجام می شود. نتایج حاصل نشان می دهند که در فرآیندهای شکل دهی با سرعت معمولی نرخ کرنش تاثیر محسوسی بر شکل دهی ندارد در حالی که در فرآیندهای شکل دهی با سرعت بالا با افزایش نرخ کرنش شکل دهی بهتر شده و تراز منحنی حد شکل دهی افزایش می یابد.

فرآیند هیدروفرمینگ ورق یکی از فرآیندهای شکل دهی می باشد که در آن یکی از اجزای قالب، سنبه یا ماتریس، با سیال فشرده جایگزین می شود. بکارگیری سیال برای ایجاد تغییر فرم دارای مزایای متعددی می باشد، از جمله منجربه افزایش کیفیت سطح، دقت ابعادی، عمق کشش و ... در قطعه می گردد. همچنین در قالب های هیدروفرمینگ مواردی مانند برخورد و سایش اجزاء وجود ندارد. بنابراین عمر قالبهای هیدروفرمینگ نسبت به روش های متداول بیشتر است. در این پایان نامه تاثیر پارامترهای فرآیند در شکل دهی قطعه کارتر خودرو به عنوان یک قطعه پیچیده صنعتی با استفاده از روش هیدرفرمینگ به صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور استفاده از فشار سیال ثابت و متغیر در هیدروفرمینگ قطعه مورد نظر بررسی گردید و نشان داده شد که امکان شکل دهی قطعه سالم با بکارگیری فشار سیال ثابت میسر نیست و منحنی فشار – جابجایی مناسب برای شکل دهی آن تعیین گردید. همچنین نیروی گیر و شکل ورق اولیه به عنوان دیگر پارمترهای موثر در فرآیند شکل دهی مورد مطالعه قرار گرفتند و طی آن نیروی ورق گیر مناسب برای شکل دهی قطعه مورد نظر بدست آمد و نیز نشان داده شد که استفاده از شکل ورق اولیه مناسب موجب کاهش تغییرات ضخامت قطعه و کاهش نیروی شکل دهی در این روش می گردد.

امروزه کاربرد وسیع ورق های فلزی در صنایع سبب بهینه سازی فرآیندهای شکل دهی ورق شده است. یکی از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی ورق، کششعمیق می باشد که به طور وسیعی در تغییر شکل ورق های فلزی و تبدیل آن ها به قطعات توخالی به کار می رود. در طی دو دهه اخیر فرآیند کشش عمیق هیدروفرمینگ به دلیل مزایایی که نسبت به فرآیند کشش عمیق معمولی دارد، مورد توجه محققان و صنعتگران قرارگرفته است. فرآیند کشش عمیق هیدروفرمینگ، فرآیندی است که در آن از سیال برای بهینه سازی فرآیند کشش عمیق معمولی استفاده می شود. از مزایای این فرآیند نسبت به کشش عمیق معمولی، افزایش نسبت کشش و کاهش تغییرات ضخامت قطعه است. در این پایان نامه با اصلاح قالب کشش عمیق هیدروفرمینگ که قبلا در دانشگاه صنعتی بابل ارائه شده به بررسی اثر سختی و ضخامت دیافراگم پلی¬یورتان استفاده شده در این قالب پرداخته شده است. بررسی اثر پارامترهای مختلف این فرآیند، به صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی بر روی تولید قطعه¬ای استوانه¬ای از ورق st-14 و به ضخامت mm 1 انجام شده است. در این پژوهش از دو دیافراگم پلی¬یورتانی با سختی¬های shore-a (sa) 80 و shore-a 65 استفاده شده است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی مشخص شد که برای تولید قطعات سالم و بدون عیب با استفاده از پلی¬یورتان sa 65، به فشار بالاتری نیاز می¬باشد و توزیع ضخامت قطعات تولید شده با پلی¬یورتان sa 65 نسبت به قطعات تولید شده با پلی¬یورتان sa 80 مطلوب¬تر می¬باشد. با اصلاح قالب ارائه شده و با استفاده از پلی یورتان sa80 قطعاتی با نسبت کشش 25/2 و با استفاده از پلی¬یورتان sa 65 قطعاتی با نسبت کشش 31/2 تولید شدند. این در حالی است که برای ورق st-14 در فرآیند کشش عمیق ساده قابلیت کششی بالاتر از 2 گزارش نشده است. در ادامه پنجره شکل دهی برای یک نسبت کشش خاص و با استفاده از دو پلی یورتان با سختی متفاوت به دست آمد و منطقه مناسب شکل¬دهی برای هر دو پلی¬یورتان مشخص شد. با توجه به بررسی¬های انجام شده در مورد تاثیر ضخامت دیافراگم پلی¬یورتانی بر کمترین فشار لازم برای تولید قطعه بدون عیب، مشخص شد که با افزایش ضخامت دیافراگم، فشار لازم برای حذف چروک و همچنین فشار حد پارگی کاهش می¬یابد.