شبیه‌سازی عددی و ساخت بافل پره ثابت توربین گاز به روش هیدروفرمینگ

در سال‌های اخیر، فرایند هیدروفرمینگ برای ساخت قطعات پیچیده از قبیل محفظه احتراق و بافل پره ثابت توربین گاز که فرایند شکل‌دهی مواد به‌خصوص ورق‌های سوپرآلیاژ در آن‌ها نقش کلیدی دارد، مورد توجه صنایع نیروگاهی قرار گرفته است. همچنین این فرایند به‌عنوان یک فرایند تکمیلی و سایزینگ در انتهای فرایندهای ساخت جهت افزایش دقت ابعادی مجموعه مونتاژ شده نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش، به بررسی فرایند هیدروفرمینگ لوله از جنس فولاد زنگ‌نزن aisi304 جهت ساخت بافل پره ثابت توربین گاز پرداخته شده است. پیش از انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و برای ارزیابی دقیق‌تر، فرایند هیدروفرمینگ لوله در سه مرحله پیش‌فرم لوله، عملیات حرارتی لوله پیش‌فرم شده و در نهایت انجام فرایند هیدروفرمینگ در قالب نهایی شبیه‌سازی گردید و در این راستا یک مدل عددی شبیه‌سازی اجزا محدود در محیط کد تجاری آباکوس توسعه داده شد. در ادامه نتایج شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و مطابقت خوبی بین آن‌ها مشاهده گردید. همچنین بهترین حالت تغییر فرم جهت دست‌یابی به فرم نهایی بافل، انجام هیدروفرمینگ لوله پیش‌فرم آنیل شده در فشار روغن 100 بار به دست آمده است.

numerical simulation and of gas turbine nozzle baffle manufacturing by hydroforming method

in recent years, the hydroforming process for manufacturing complex parts such as combustion chamber and gas turbine nozzle baffle, in which the forming process of materials, especially super alloy sheets, has a key role, has attracted the attention of power plant industries. also, this process is used as a supplementary and sizing process at the end of the manufacturing process to increase the dimensional accuracy of the assembled component. in this research, the hydroforming process of aisi304 stainless steel tube for manufacturing of gas turbine nozzle baffle has been investigated. before conducting the experimental tests and for a more accurate evaluation, the hydroforming process of the pipe was simulated in three stages: pre-forming the pipe, heat treatment of the pre-formed pipe and finally performing the hydroforming process in the final form, and in this regard, a numerical model was created. finite element simulation was developed in abaqus commercial code environment. in the following, the simulation results were compared with the laboratory results and a good agreement was observed between them. also, the best form change mode to achieve the final form of the baffle is hydroforming the annealed preform tube at 100 bar oil pressure.