تخمین عمر غلتک های نورد حلقه جهت شکل دهی اسپول موتور به روش مانسون-هالفورد-هایباخ

نورد حلقه جهت تولید حلقه های بدون درز کاربرد دارد. این حلقه ها دارای خواص منحصر به فرد از جمله جریان مناسب دانه بندی و مقاومت در برابر رشد ترک می باشند. اسپول موتور هواپیما معمولاً به این روش تولید می شود. خرابی غلتک ها در هنگام ساخت حلقه ممکن است منجر به خراب شدن ساختار و هندسه اسپول موتور و بروز حوادث جبران ناپذیر گردد. ارزیابی و بررسی عمر غلتک های دستگاه نورد حلقه تاثیر مستقیمی بر پروفیل حلقه خروجی دارد لذا در این پژوهش به تخمین عمر غلتک های نورد حلقه پرداخته شد. در ابتدا انواع روش های تخمین عمر و روش های ارزیابی آسیب تجمعی بررسی گردید. با شبیه سازی فرایند نورد حلقه جهت تولید یک نمونه اسپول موتور، تاریخچه بارگذاری غلتک ها در طی فرایند استخراج شد. با توجه به تاریخچه بارگذاری مقدار تنش های ایجاد شده در غلتک ها در یک سیکل بارگذاری تعیین و در ادامه با کمک روش تنش عمر و روش های مختلف آسیب تجمعی، تخمین عمر انجام گردید. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش مشخص گردید که غلتک اصلی با اعمال نیروهای ترمومکانیکی به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر تنش های مکانیکی است. از سوی دیگر مندرل با اعمال نیروهای مذکور متاثر از تنش های حرارتی است. در مجموع جهت افزایش عمر غلتک ها و کاهش اثرات تنش های ترمومکانیکی می بایست یکنواختی دما در حین کارکرد در غلتک ها حفظ شود لذا خنک کاری مناسب تاثیر قابل ملاحظه ای بر افزایش عمر خواهد داشت. در ضمن اثر تنش خمشی حاصل از شکل دهی اسپول مورد نظر بر روی عمر مندرل قابل توجه نیست.

Ring rolling work rolls life estimation by means of Manson-Halford-Haibach method

Ring rolling process is used in the production of seamless rings.The most important advantages of these rings are favorable grain flow and crack growth resistance. Aircraft engine spools are usually produced by means of this process. Failure of the work rolls during forming of spools leads to unacceptable geometrical structural and irreparable damages. Evaluation of the work rolls life of the ring rolling machine has a direct effect on the properties of the output ring. Initially, different types of life estimation and cumulative damage assessment methods were studied. By making use of Abaqus simulation, the loading history was extracted and applied to the work rolls. According to the loading history, stresslife method and cumulative damage relations were performed. The results of the research shows that the main roll is significantly affected by mechanical stresses. On the other hand, the mandrel is affected by thermal stresses by applying the thermomechanical forces. In general, in order to extend the work roll’s life, of the work rolls and reduce the effects of the thermomechanical stresses, the uniformity of temperature during work rolls operation should be maintained. So that proper cooling will have a significant effect on the service life. In addition, the effect of bending stress on the mandrel life is not significant.