تحلیل اجزای محدود فرآیند شکل دهی لوله های مسی مستطیلی روتور کنداکتور جهت تغییر مقطع لوله ی دایروی
 
استاد راهنما:
دکتر محسن لوح موسوی
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                           صفحه

فهرست………………………………………………………………………………………………………شش

فهرست اشکال………………………………………………………………………………………………………..نه

فهرست جداول……………………………………………………………………………………………………………..یازده

چکیده………………………………………………………………………………………………….دوازده

فصل اول: مقدمه

1-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………..1

1-2 معرفی قطعه مورد بررسی………………………………………………………………………………..2

1-3 مروری بر کارهای انجام شده………………………………………………………………….3

1-4 ویژگی‌های پایان‌نامه و اهداف آن…………………………………………………………..8

1-5 روند انجام پایان‌نامه……………………………………………………………………………..9

1-6 مروری بر فصل‌های پایان‌نامه………………………………………………………………………….9

فصل دوم: مفاهیم اولیه

2-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………..11

2-2 معرفی مس و کاربرد‌های آن………………………………………………………………………………11

2-2-1 مشخصات عمومی مس…………………………………………………………….12

2-2-2 سیستم نامگذاری مس و آلیاژهای آن…………………………………………….14

2-2-3 مس کار شده………………………………………………………………………………………15

2-3 نگاهی به فرآیند شکل‌دهی فلزات………………………………………………………….15

2-4 شکل‌دهی بر اساس بیان آلتن…………………………………………………………………15

2-4-1 شکل دهی حجمی……………………………………………………………………………16

2-4-2 شکل‌دهی ورقه‌ای………………………………………………………………………………16

شش
2-5 رفتار پلاستیک………………………………………………………………………………16

2-6 تنش سیلان………………………………………………………………………………………17

2-7 تنش سیلان متوسط…………………………………………………………………………17

2-8 دما در شکل‌دهی فلزات…………………………………………………………….18

2-8-1 شکل‌دهی سرد………………………………………………………………………………………18

2-8-2 شکل‌دهی گرم………………………………………………………………………………..18

2-8-3 شکل‌دهی داغ………………………………………………………………………………………19

2-9 نورد……………………………………………………………………………………………………………..19

2-9-1 دستگاه‌های نورد…………………………………………………………………………………….20

2-10 نورد میله و مقاطع………………………………………………………………………………23

2-10-1 ابعاد و ضرایب هندسی کاهش ضخامت در نورد مقاطع…………………………………………24

2-10-2 شناساندن شکل کالیبر…………………………………………………………………………….25

2-10-2-1 کالیبر آغازین یا پیش نورد…………………………………………………………………………25

2-10-2-2 کالیبر میانی و پایانی……………………………………………………………………..27

2-10-3 اصول طراحی نورد…………………………………………………………………………………28

2-10-4 پیدایش باله در نورد…………………………………………………………………………..29

2-10-5 معرفی کارکرد کالیبر…………………………………………………………………………………….30

فصل سوم: شبیه سازی اجزای محدود فرآیند شکل‌دهی غلتکی لوله

3-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………….32

3-2 مدل اجزای محدود…………………………………………………………………………………………33

3-3 ایجاد مدل هندسی لوله…………………………………………………………………………..34

3-4 مدل هندسی غلتک‌ها……………………………………………………………………………….35

3-5 تعریف خواص مواد…………………………………………………………………………………………..36

3-6 مونتاژ کردن قطعات……………………………………………………………………………………..38

3-7 تعریف اثر متقابل تماس و خصوصیات تماس……………………………………………………39

3-8 گام های تحلیل……………………………………………………………………………………………….40

هفت
3-9 بارگذاری ها……………………………………………………………………………………40

3-10 شبکه ‌بندی……………………………………………………………………………………………………..42

3-11  پردازش مدل اجزا محدود……………………………………………………………………………………43

فصل چهارم: آزمایش تجربی فرآیند شکل دهی غلتکی لوله

4-1 مقدمه………………………………………………………………………………..44

4-2 تجهیزات مورد استفاده برای آزمایش………………………………………………….44

4-3 مشخصات لوله………………………………………………………………………………………45

4-4 مشخصات غلتک ها……………………………………………………………………………46

4-5 مراحل انجام تست………………………………………………………………………………47

4-6 بیرون آوردن بیسموت-قلع از قطعه ساخته شده………………………………..50

فصل پنجم: نتایج و بحث

5-1 مقدمه………………………………………………………………………………….51

5-2  بررسی مقطع قطعه در هر مرحله……………………………………………….52

5-3 بررسی ابعادی………………………………………………………………………………………………54

5-4 بررسی توزیع ضخامت قطعه…………………………………………………………….56

5-5 بررسی اثر اصطکاک…………………………………………………………………………………………..57

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها

6-1 نتیجه گیری………………………………………………………………………………58

6-2……..59

مراجع………………………………………………………………………………………………..60

چکیده لاتین…………………………………………………………………………………………………………….62

چکیده

ساخت لوله های مربعی و مستطیلی به دلیل کاربرد فراوان آنها در صنایعی که نیاز به فشار و درجه حرارت بالا دارند، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلفی برای ساخت لوله های چهار گوش وجود دارد از جمله اکستروژن، کشش و فشار. روش دیگری که در سال های اخیر بر روی آن مطالعاتی صورت گرفته است، شکل‌دهی مجدد لوله های دوار و تبدیل آن به مقطع مربع و یا مستطیل می باشد. در تحقیقات قبلی روش‌هایی که پیشنهاد شده است همگی برای تولید لوله های مربعی کاربرد دارد و امکان تولید لوله‌های مستطیلی با بهره گرفتن از آن روش ها وجود ندارد. روشی که در این پژوهش معرفی می‌گردد عبارت است از پر کردن لوله با بیسموت و غلتک‌کاری در سه مرحله متوالی. در این پژوهش ابتدا در نرم افزار آباکوس فرآیند مورد نظر شبیه‌سازی می‌گردد و سپس توسط آزمون تجربی یک نمونه واقعی ساخته می‌شود. نمونه ساخته

 

شده از لحاظ ابعادی مورد بررسی قرار می‌گردد و با نتایج بدست آمده از شبیه سازی مقایسه می‌شود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که روش پر کردن لوله توسط بیسموت و عبور از سه غلتک، روشی مناسب برای ساخت لوله‌های جدار نازک با مقطع مستطیل شکل می‌باشد.

کلمات کلیدی: شکل دهی غلتکی، لوله‌های مستطیلی، نورد سرد
فصل اول

مقدمه

1-1 مقدمه

لوله های چهار گوش به طور گسترده در صنایع مختلف به کار برده می‌شود. از سطح داخلی این لوله‌ها بعنوان مسیر حرکت سیال، مسیر هدایت امواج الکتریکی و یا بعنوان قالب انجماد استفاده می‌گردد. روش های مختلفی شامل اکستروژن، کشش و فشار(سرد و گرم) و فورج برای تهیه این لوله ها به کار می‌رود. یکی دیگر از این روش‌ها شکل‌دهی غلتکی لوله مدور و تبدیل آن به لوله چهار‌گوش می‌باشد. بوسیله این فرآیند می‌توان به محصولی با دقت ابعادی، خواص مکانیکی مانند سختی و استحکام بیشتر دست یافت  بعلاوه محصولات بدست آمده توسط این روش لوله های چهار‌گوش بدون درز است که از لوله گرد ریخته‌گری شده بدست می‌آیند. علیرغم قدمت و کاربرد روز افزون شکل‌دهی غلتکی سرد، تعداد کارهای عملی و تحقیقاتی انجام شده در این زمینه، خصوصاً شکل‌دهی مجدد لوله های گرد به غیر گرد، در مقایسه با سایر فرآیندهای شکل‌دهی فلزات کم است.

در این فصل ابتدا در مورد قطعه مورد نظر توضیحاتی داده می شود و پس از آن مروری بر کارهای گذشته انجام می‌شود.

1-2 معرفی قطعه مورد بررسی

قطعه مورد بررسی عبارت است از یک پروفیل دو بعدی (شکل1-1). این لوله ها در ساخت ژنراتور(شکل1-2) استفاده می‌گردد و وظیفه انتقال جریان برق را برعهده دارد و از طرفی جهت خنک شدن این لوله ها از داخل آن‌ها جریان هوای سرد عبور می‌کند. این قطعات در شرکت مهندسی و ساخت ژنراتور مپنا که یکی از از زیر مجموعه های گروه مپنا می‌باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. تاکنون این قطعات از شرکت Ansaldo که یک شرکت ایتالیایی می‌باشد وارد می‌شده است و در حال حاضر تدوین دانش فنی ساخت این قطعه در کشور مورد نیاز می‌باشد.

شکل 1-1 مقطع کنداکتور

یکی از روش های ممکن برای تولید لوله های چهارگوش روش اکستروژن می‌‎باشد. قطعه مورد بررسی از جنس مس می‌باشد به همین دلیل از هدایت حرارتی بالایی برخورد دار است و اکستروژن گرم آن مشکل است.

 به دنبال روشی می باشیم که بتوان از روش کار سرد، لوله ای با مقطع دایره ای را به مقطع مورد نظر تبدیل کنیم. در این زمینه تحقیقاتی صورت گرفته است که در بخش های بعدی به توضیح بیشتر در این زمینه می‌پردازیم.

1-3 مروری بر کارهای انجام شده

پیش از این، روش‌های تجربی، تحلیلی و عددی متفاوتی برای بررسی فرآیند شکل‌دهی غلتکی لوله انجام گردیده است. نتایج بدست آمده برخی از این تحقیقات با اندازه گیری تجربی مطابقت خوبی را نشان می‌دهد.

کیوچی1 تاثیر متغیر های فرآیند و برنامه عبور لوله برای حالتی که در آن لوله دوار اولیه با جداره نازک به لوله ای با مقطع مربعی تبدیل می شود را در مورد فرآیند نورد غلتکی سرد بصورت آزمایشی و تقریبی مورد بررسی و تحقیق قرار داده است. توزیع تغییر ضخامت دیواره در سطح مقطع لوله برای هر مرحله از فرآیند شکل‌دهی ،تاثیرات نحوه عبور لوله از غلتک‌ها بر روی شعاع گوشه‌های سطح مقطع مربعی محصول و بدست آمدن حداقل شعاع گوشه ها مورد تحقیق قرار گرفته است[1و2].

ون2 در مورد استفاده از طراحی های پیشرفته ابزار برای شکل‌دهی لوله گرد به لوله‌های مربعی بحث کرده است. با بهره گرفتن از این یک روش شبیه سازی عددی ،مثل روش اجزا محدود، مقدار انقباض محیطی لوله را در این فرآیند محاسبه نموده و ابعاد گرد اولیه لوله را به دست آورده است. وی تاثیر پارامترهای مانند ابعاد لوله نهایی، مقدار تغییر شکل در هر مرحله، تعداد مراحل و . . . را بر روی گوشه های لوله بررسی کرده است[3].

اونادا3 و همکارانش ویژگی‌های تغییر شکل لوله‌های فولادی گرد که به وسیله فرآیند شکل‌دهی اکسترول به لوله‌های مربعی تبدیل می‌شوند را با توجه با اندازه گیری‌های تجربی و نتایج محاسبه شده بوسیله روش اجزا محدود برای ماده صلب-پلاستیک مورد بحث قرار داده‌اند[4و5].

 
بایومی2 یک روش تحلیلی برای تولید لوله های چند ضلعی منتظم فلزی از لوله گرد به روش کشش سرد با عبور از درون یک مجموعه غلتک‌های تخت و در طی یک مرحله ارائه داده است(شکل1-2). این حل بر بدست آوردن یک میدان سرعت مجاز مبتنی است که شرایط دینامیکی برای ایجاد مؤلفه‌های نرخ کرنش را ارضا می‌کند. اثرات شکل مقطع خروجی، میزان اصطکاک در سطح تماس لوله و غلتک، شعاع غلتک و ضخامت دیواره بر روی میزان بار وارده بر غلتک‌ها و نیروی کشش مورد نیاز برای انجام فرآیند تحقیق شده است]6[.

شکل1-2 تولید لوله های چند ضلعی (a) نحوه چیدمان غلتک ها (b) مقاطع چند ضلعی منتظم مختلف]6[

مسلمی نائینی یک شبیه سازی عددی جدید و ساده به نام FDM برای تحلیل دوبعدی تغییر شکل الاستیک-پلاستیک لوله در فرآیند شکل‌دهی مجدد لوله گرد به لوله های گرد  فرآیند شکل‌دهی مجدد لوله های گرد به لوله‌های غیر گرد با بهره گرفتن از ترکیب روش اجزا محدود و روش تفاضل محدود تعیین نموده است]7[.

لئو1 فرآیند شکل دهی مجدد لوله های مربعی را با بهره گرفتن از چهار صفحه تخت انجام داده است. در این روش لوله گرد اولیه ابتدا گیره بندی شده و سپس چهار صفحه تخت به صورت تدریجی باعث تغییر شکل لوله گرد به حالت چهار گوش میگردد. وی با بهره گرفتن از روش اجزای محدود به بررسی پارامترهای موثر بر روی این فرآیند مانند ضریب اصطکاك،ضریب کرنش سختی، نرخ هندسی (R / t ) بر روی عیوب تورفتگی دیواره ها در فرآیند چهارگوش کردن وتعیین نیروی شکل دهی پرداخته است (شکل1-3)]8و9و10[.

 

 
شکل1-3  تبدیل لوله مربعی توسط چهار صفحه]10[

هوانگ یانگ مینگ1 در تحقیقی دیگر به روش اجزاء محدود الاستو پلاستیک به بررسی تاثیر پارامترهایی همچون اصطکاك، نرخ هندسی،جنس لوله ها و میزان کاهش ارتفاع بر روی نیروی شکل دهی و حالت های خرابی پیش آمده در تبدیل لوله های چهار گوش از لوله گرد اولیه بااستفاده ازقالب های V شکل پرداخته است(شکل1-4)]11[.

 
شکل1-4 تولید لوله مربعی توسط قالب V شکل]11[

بایومی1 و همکارانش به بررسی و تعیین نیروهای شکل دهی و کشش در تبدیل لوله های گرد به لوله های چهار گوش به وسیله چهار صفحه پرداخته‌اند. این تحلیل به کمک یک روش تحلیلی و به کمک روش اجزا محدود در نرم افزار های ABAQUS و LS-DYANA 3D انجام شده وبه منظور تایید و مقایسه نتایج شبیه سازی و تحلیلی یک سری آزمایشات تجربی انجام شده است(شکل1-5) ]12[.

شکل1-5 تغییر شکل لوله توسط اعمال نیرو از چهار طرف]12[