بررسی عددی و تجربی منحنی حد شکل‌دهی در فرآیند شکل‌دهی تدریجی گرم لوله‌های آلومینیومی

فرآیند شکل‌دهی تدریجی توانایی ساخت لوله‌ها با سطح مقطع و اندازه‌های مختلف با استفاده از ابزارهای شکل‌دهی ساده و ارزان را دارا است. در این مقاله برای دست‌یابی به منحنی حد شکل‌دهی لوله‌های آلومینیومی 6061 در دماهای بالا از هفت معیار شکست نرم در شبیه‌سازی اجزای محدود استفاده شده است. منحنی حد شکل‌دهی پیش‌بینی‌شده به‌وسیله معیارهای شکست با نتایج تجربی مقایسه شده تا بهترین معیار انتخاب شود. به‌منظور کالیبراسیون معیارهای شکست از آزمایش کشش تک‌محوری در دماها و نرخ کرنش‌های مختلف به همراه پارامتر زنر هولومن استفاده شده است. اثر پارامترهای فرآیندی شامل دما، گام و عمق شکل‌دهی نیز در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که معیار شکست می‌تواند زمان و محل پارگی را در فرآیند شکل‌دهی تدریجی گرم لوله‌های آلومینیومی با دقت خوبی معین کند. بر طبق نتایج به‌دست‌آمده در دماهای بالا، معیارهای کوکرافت لاتهام و کوکرافت لاتهام نرمال که اثر بزرگ.‌ترین تنش کششی را در معیار شکست در نظر می‌گیرند، پیش‌بینی بهتری داشته‌اند. بررسی تاثیر دما و سرعت شکل‌دهی فرآیند بر روی حد شکل‌دهی لوله‌ها نشان داد که با افزایش دما، منحنی حد شکل‌دهی بالاتر می‌رود اما افزایش سرعت باعث پایین‌ترآمدن منحنی حد شکل‌دهی خواهد شد.

Numerical and Experimental Investigation of Forming Limit Diagram in Warm Incremental Forming Process of Aluminum Tubes

Incremental tube forming process is capable of manufacturing tubes with different cross sections and dimensions using simple and inexpensive forming tools. In the current study, seven different ductile failure criteria are used in finite element simulations in order to obtain the forming limit diagram (FLD) of Al6063 aluminium tubes at high temperatures. The predicted FLD using these criteria are compared with experimental data to select the optimum criterion. Standard universal tensile tests in different temperatures and strain rates along with Zenerholloman parameter are performed to calibrate the failure criteria. The effects of process parameters including temperature, forming depth and forming feed are considered. The results showed that failure criteria can predict the time and location of rupture in incremental tube forming process with a good accuracy. In high temperatures, CockroftLatham and normalized CockroftLatham criteria which consider the effect of the largest tensile stress had the best prediction. Investigation of temperature and strain rate showed that by increasing temperature, the forming limit goes higher but increasing strain rate causes to decrease it.