بررسی تجربی و عددی پارامترهای موثر بر فرایند فلوفرمینگ فولاد خاص استحکام بالای مورد استفاده در صنایع هوافضا

فلوفرمینگ لوله یکی از اقتصادی‌ترین روش‌های تولیدی برای لوله‌های استوانه‌ای ساده با برآمدگی‌های خارجی و داخلی همراه یا بدون فلنج است. استفاده از عملیات فلوفرمینگ برای تولید بدنه به جای ماشینکاری خام لوله‌ها، منجر به استفاده بیشتر از مواد خام و همچنین افزایش خواص مکانیکی محصول به دلیل ایجاد کارسختی بر روی قطعه است. عملیات فلوفرمینگ به دلیل استحکام بالای لوله‌های تولیدی، به عنوان یکی از مهم‌ترین روش‌های ساخت بدنه‌های استوانه‌ای در صنایع هوافضا شناخته میشود. در این پژوهش، شکل‌پذیری یک فولاد خاص استحکام بالای مورد استفاده در صنایع هوافضا توسط فرایند فلوفرمینگ سه غلتکه بصورت تجربی و تحلیل المان محدود بررسی شده است. اثر تغییرات پارامترهای فرایند فلوفرمینگ نظیر سرعت چرخش ماندریل، نرخ پیشروی و زاویه حمله بر روی دقت ابعادی و هندسی و همچنین کیفیت سطح محصول تولیدی بصورت تجربی و تحلیل اجزای محدود بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ پیشروی، زبری سطح محصول نهایی تا 62 درصد افزایش می‌یابد. افزایش نرخ پیشروی همچنین منجر به کاهش عدم‌گردی بیش از 50 درصد و در نتیجه بهبود کیفیت هندسی قطعه نهایی می‌شود. افزایش سرعت دوران ماندریل منجر به کاهش زبری سطح تا 30 درصد می‌شود. همچنین افزایش سرعت دوران منجر به افزایش عدم‌گردی محصول می‌شود. افزایش زاویه حمله غلتک از 15 تا 30 درجه منجر به افزایش زبری سطح تا حدودا 30 درصد و کاهش عدم‌گردی و کاهش رشد قطری می‌شود

experimental and numerical investigation of the effective parameters on the flow forming process of a special high-strength steel used in the aerospace industry

tube flow forming is one of the most economical production methods for simple cylindrical tubes with external and internal protrusions with or without flanges. the purpose of flow forming operation for body production is to use more raw materials and increase mechanical properties due to hard work on the part instead of raw machining of tubes. due to the high strength of these tubes, it is one of the most important methods of manufacturing cylindrical bodies in the aerospace industry. in this research, the formability of high-strength maragining steel has been experimentally investigated by the three-roller flow forming process and finite element analysis. the effect of changes in flow forming process parameters such as mandrel rotation speed, feed rate and angle of attack on dimensional and geometric accuracy as well as surface quality of the produced product was investigated experimentally and numerically. the results showed that the surface roughness of the final product increases up to 62% as the feed rate increases. increasing the feed rate also leads to the reduction of out-of-roundness more than 50% and thus improving the geometric quality of the final part. increasing the rotation speed of the mandrel leads to a decrease in the surface roughness up to 30%. also, increasing the rotation speed leads to an increase in the non-rotation of the product. increasing the angle of attack of the roller from 15 to 30 degrees leads to an increase about 30% in surface roughness and a decrease in non-roundness and a decrease in diameter growth.