مطالعه تجربی و عددی فرایند هیدروفرمینگ لوله دو لایه مس-آلومینیوم

هیدروفرمینگ لوله یکی از فرایندهای شکل‌دهی می‌باشد که در آن از فشار هیدرولیکی برای تغییرشکل در ماده استفاده می‌شود. در این تحقیق شکل‌پذیری لوله دو لایه مس-آلومینیوم در فرایند هیدروفرمینگ به روش تجربی و شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا لوله‌ی دو لایه با لایه بیرونی آلومینیوم و لایه‌ی داخلی مس تحت آزمایش هیدروفرمینگ قرار گرفته ‌است که به دلیل شکل‌پذیری کم لوله آلومینیوم، دچار پارگی شده‌ است. سپس لوله دو لایه با لایه بیرونی مس و لایه داخلی آلومینیوم بررسی شده ‌است که لوله‌ی آلومینیوم داخلی دچار چروکیدگی گردیده ‌است و نهایتاً منجر به خرابی دو لایه شده ‌است. برای جلوگیری از چروکیدگی لایه‌ی آلومینیوم داخلی، از یک قید مکانیکی داخلی از جنس مس استفاده شده‌ است که آزمایش تجربی در این حالت منجر به شکل‌دهی بدون ترکیدگی و چروکیدگی لوله دولایه شده ‌است. برای مطالعه‌ی تاثیر پارامترها بر فرایند از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ استفاده گردیده است. پارامترهای مورد بررسی شامل جابجایی سنبه محوری، فشار اول، فشار نهایی، ضخامت لوله آلومینیوم و وجود یا عدم وجود سنبه مخالف بوده است. توابع هدف نیز نازک‌شدگی لایه‌ی مس، نازک‌شدگی لایه‌ی آلومینیوم و ارتفاع برآمدگی لوله دو لایه بوده است. نتایج تحقیق نشان داد که جابه‌جایی محوری بیشترین تاثیر را بر ارتفاع برآمدگی دو لایه و ضخامت لایه‌ی داخلی آلومینیوم بیشترین تاثیر را بر نازک‌شدگی لایه‌ها داشته ‌است. به منظور دست‌یابی به بیشترین ارتفاع برآمدگی دولایه و کمترین میزان نازک‌شدگی برای لایه‌های مس و آلومینیوم، پارامترهای بهینه در دو حالت وجود و عدم وجود سنبه‌ی مخالف استخراج شده‌اند و نتایج آن با خروجی مدل‌های شبیه‌سازی اجزای محدود مقایسه شده‌اند.

experimental and numerical study of the hydroforming process of copper-aluminum double layered tube

tube hydroforming is a forming process in which the hydraulic pressure is used to change the shape of material. in this research, the formability of copper-aluminum double-layered tube in the hydroforming process has been investigated by experimental and simulation methods. first, the double-layered tube with the outer layer of aluminum has been examined, which was burst due to the low plasticity of the aluminum tube. then, a two-layered tube with the outer layer of copper has been examined, and the inner aluminum tube was wrinkled. to prevent the inner aluminum layer from wrinkling, an internal mechanical restraint made of copper has been used, and the experiment in this case has led to the formation of the double-layered tube without bursting and wrinkling. response surface method has been used to study the effect of parameters. these parameters included axial punch displacement, first pressure, final pressure, aluminum tube thickness and the counterpunch. the objective functions were the thinning of copper layer, the thinning of aluminum layer and the height of the protrusion. the results showed that the axial displacement has the greatest effect on the height of the protrusion and the thickness of the inner aluminum layer has the greatest effect on the thinning of the layers. in order to achieve the maximum height of the protrusion and the minimum thinning for both layers, the optimal parameters have been extracted in the two cases of the presence and absence of the counterpunch, and the results were compared with the finite element simulation.