مصرف انرژی

مصرف انرژی

پرس هیدرولیک برای باز و بسته کردن قالب
قالب
سیستم تأمین فشار: پمپ‌ها، تشدیدکننده‌ها، شیرها، حسگرها، مبدل‌ها
سیلندرهای هیدرولیک و سنبه‌ها: جهت آب‌بندی لوله و حرکت دادن مواد
سیستم‌های کنترل فرآیند
سیستم تهویه‌ی هیدرولیک: خنک‌کن‌ها، فیلترهاو…
شکل1-10 اجزا یک سیستم هیدروفرمینگ لوله را نمایش‌می‌دهد [1].
شکل ‏110 اجزا سیستم هیدروفرمینگ لوله [1]
هیدروفرمینگ گرم:
مواد سبک‌وزن مانند آلومینیم، منیزیم و کامپوزیت‌ها برای کاهش‌دادن وزن اتومبیل‌ها جهت صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای جایگزین فولادهای کم‌کربن در ساخت وسایل نقلیه شده‌اند. اسکولتز نشان داده است که 10 درصد کاهش وزن خودروها باعث کاهش 8 الی 6 درصدی در مصرف سوخت آن‌ها می‌شود[5]. تولید قطعات از جنس آلومینیوم به جای فولاد 40 الی 60 درصد کاهش وزن قطعه را در پی خواهد داشت که این میزان برای منیزیم به 60 الی 75 درصد کاهش در وزن خودرو خواهد رسید.
خواص مواد سبک وزن مانند آلومینیوم و منیزیم مانع بزرگی بر سر راه توسعه‌ی آن‌ها برای ساخت قطعات خودرو است. واضح است که آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم در دمای محیط به دلیل ساختار کریستالیشان چقرمگی و شکل‌پذیری پایینی دارند. شکل‌دهی گرم مواد سبک وزن از سال 1960 مورد پژوهش قرار گرفت[1]. دردماهای گرم (100-300درجه سانتیگراد) شکل‌پذیری آلومینیوم و منیزیم افزایش می‌یابد و قابلیت افزایش طول آن‌ها تا 300 درصد زیاد می‌شود. از این رو، هیدروفرمینگ در دماهای بالاتر از دمای محیط برای شکل‌دهی این آلیاژها مورد توجه زیادی قرار گرفته است[1].
عیوب محصولات هیدروفرمینگ لوله
در روش هیدروفرمینگ لوله سعی می‌شود تا محصول‌هایی لوله‌ای شکل بدون عیوب ترکیدگی و چروکیدگی تولید شوند. این دو عیب متأثر از رابطه‌ی ناصحیح میان تغذیه‌ی محوری و فشار داخلی لوله می‌باشند. اگر در فرآیند هیدروفرمینگ لوله، تغذیه‌ی محوری کم‌تر از مقدار موردنیاز باشد فشار داخلی سبب ایجاد نازک‌شدگی در قطعه و سرانجام ترکیدن آن می‌شود. و یا اگر تغذیه‌ی محوری بیش از اندازه‌ی موردنیاز نسبت به فشار داخلی انتخاب شود موجب چروکیدگی قطعه می‌شود. شکل ‏111 عیوب چروکیدگی و ترکیدگی ایجاد شده در فرآیند هیدروفرمینگ به سبب انتخاب منحنی فشار نادرست را نشان می‌دهد. بنابراین برای موفقیت در فرآیند هیدروفرمینگ نیاز به رابطه‌ای صحیح میان این دو متغیر در طول فرآیند می‌باشد[1].
(الف) چروکیدگی
(ب) ترکیدگی
شکل ‏111 عیوب ایجاد شده در حین فرآیند هیدروفرمینگ[1]
پیشینه پژوهش
طراحی و تولید قطعات به روش هیدروفرمینگ لوله نیازمند دانستن خواص ماده و چگونگی کنترل فرآیند هیدروفرمینگ است. اصنافی [6] در سال 1999 به صورت تحلیلی به مطالعه‌ی شکل‌دهی محدب لوله به روش هیدروفرمینگ سرد پرداخت. در این پژوهش محدودیت‌های شکل‌دهی محدب، تأثیر خواص ماده و پارامترهای فرآیند بر نتایج شکل‌دهی به کمک مدل تحلیلی ارائه‌شده مورد بررسی قرارگرفت. در این پژوهش نشان داده شد که که طول اولیه‌ی لوله تا حد ممکن باید کوچک انتخاب شود.
هوانگ و همکارانش [4] در سال 2001 تأثیر مسیرهای بارگذاری مختلف، شعاع گوشه‌ی قالب و ضریب اصطکاک را بر توزیع ضخامت دیواره‌ی لوله سه‌راهی تولیدشده به روش هیدروفرمینگ سرد را با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود DEFORM 3D مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها نشان دادند که کوچک‌تر شدن شعاع گوشه‌ی قالب و افزایش ضریب اصطکاک سبب ایجاد توزیع ضخامت غیر یکنواخت در لوله می‌شود.
لی و همکارانش [7] در سال 2004 قابلیت انجام فرآیند هیدروفرمینگ لوله‌های آلمینیومی ) (AA7075 بین دمای اتاق تا دمای 300 درجه را مورد بررسی قرار دادند. به‌منظور انجام فرآیند به شکل گرم، یک کویل حرارتی در سیال قرار داده شد که پس از رسیدن سیال به دمای موردنظر، فرآیند هیدروفرمینگ انجام می‌شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده، قابلیت انجام فرآیند هیدروفرمینگ با افزایش دما زیاد می‌شود.
ایمانی‌نژاد و همکارانش [8] در سال 2005 شبیه‌سازی اجزای محدود فرآیند هیدروفرمینگ سرد لوله‌‌ی سه‌راهی را به کمک نرم‌افزار LS-DYNA انجام دادند. در این پژوهش، پارامترهای بارگذاری بهینه با هدف یکنواخت‌سازی توزیع ضخامت و رسیدن به حداکثر شکل‌پذیری به‌دست آمد.

Share