بررسی عددی و تجربی هیدروفرمینگ فشار پایین لوله‌های آلومینیومی

فرایند هیدروفرمینگ لوله به‌طور گسترده در تولید قطعات ساختاری اتومبیل استفاده می‌شود. یکی از خصوصیات قطعات تولید شده با این فرایند، نسبت استحکام به وزن بالا می‌باشد. هیدروفرمینگ لوله فشار پایین، یکی از روش‌های پیشنهاد شده برای حل مشکلات هیدروفرمینگ لوله از قبیل نیاز به فشار بالای سیال و مشکلات آب‌بندی می‌باشد. روش انجام هیدروفرمینگ فشار پایین لوله شبیه فشردن یک جسم جامد توخالی است و در آن برخلاف هیدروفرمینگ فشار بالا، قالب بالایی در طول فرایند ثابت نمی‌باشد و هم‌زمان با اعمال فشار داخلی به لوله حرکت می‌کند و لوله را تحت فشار قرار می‌دهد. نازک‌شدگی دیواره‌های لوله پس از شکل‌دهی و خطاهای هندسی در فرم نهایی قطعه، از عیوب مهم فرایند هیدروفرمینگ فشار پایین می‌باشند. در این مقاله، فرایند هیدروفرمینگ فشارپایین لوله‌های آلومینیومی آلیاژ  aa6063انجام شده و مقطع گرد لوله به‌وسیله فرایند هیدروفرمینگ به مقطع مستطیلی تغییر شکل داده است. توزیع ضخامت، مقادیر شعاع گوشه شکل داده شده و تختی سطح بالایی قطعه تحت مسیرهای بارگذاری متفاوت بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش فشار داخلی می‌توان به شعاع گوشه کمتری دست پیدا کرد اما نازک‌شدگی افزایش پیدا می‌کند. بیشترین تختی سطح بالایی قطعه زمانی حاصل می‌شود که جابه‌جایی قالب بالایی بعد از رسیدن فشار داخلی به مقدار ماکزیمم خود انجام شود. حداقل شعاع گوشه تولید با فشار داخلی 10 مگاپاسکال در گوشه بالایی مقطع mm63/5 و در گوشه پایینی مقطع mm62/5 شکل داده شده است. با اعمال فشار داخلی 10 مگاپاسکال، فرورفتگی سطح بالایی قطعه به mm2/0 رسیده است.

Numerical and Experimental Investigation of Low Pressure Hydroforming of Aluminum Tubes

Tube hydroforming process is used widely in production of car structural parts. High strength to weight ratio is one of the properties of parts which is produced using this process. Low pressure tube hydroforming (LPTH) is one method recommended for solving problems of tube hydroforming such as requiring high pressure of fluid and sealing problems. LPTH method is similar to crushing a hollow solid body. Unlike high pressure tube hydroforming, upper die is not fixed in this process and it moves at the same time by applying internal pressure and squeezes the tube. Main defects in low pressure hydroforming are tube wall thinning and geometric errors at final form of the part. In this paper, LPTH of AA6063 aluminum tubes was carried out and circular cross section of tube was deformed to rectangular. Thickness distribution, formed corner radius and flatness of top surface of part was investigated under three different loading paths. Results show that lower corner radius can be achieved with higher internal pressure while thinning is increased. Maximum of flatness was obtained when moving of the upper die was carried out after reaching the maximum of internal pressure. Minimum of radius was formed at upper corner equal to 5.63mm and at lower corner equal to 5.62mm under internal pressure of 10MPa. Concavity of upper surface of part was decreased to 0.2mm by applying 10MPa internal pressure.