در این مطالعه، رفتار مواد در هیدروفرمینگ سپری (MTHF) میکرولوله های مس خالص و فولاد ضد زنگ SUS304 با قطر خارجی 500 میکرومتر و ضخامت دیواره 100 میکرومتر به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. این مقاله ویژگیهای اصلی تغییر شکل، عیوب شکلدهی، و حد شکلدهی و همچنین اثرات روانکاری/اصطکاک و طول لوله را توضیح میدهد. هیدروشکل پذیری (ارتفاع برآمدگی) میکرولوله SUS304 به دلیل مقاومت کمانش بالا SUS304 بالاتر از میکرولوله مسی است. روانکاری خوب به طور تجربی منجر به هیدروشکل پذیری بالای تشکیل T شکل شد. طول میکرولوله به طور قابل توجهی بر قابلیت شکل پذیری آب آن تأثیر می گذارد. مقاومت اصطکاک با افزایش طول لوله افزایش مییابد و جریان مواد میکروتیوب را به داخل حفره قالب محدود میکند. با مقایسه ویژگیهای MHTF شکل T و متقاطع، ما هیدروشکلپذیری میکرولوله T شکل را از نظر تئوری و تجربی برتر از میکرولوله متقاطع شکل تأیید کردیم. علاوه بر این، پنجره فرآیند برای MTHF شکل T نسبت به MTHF شکل متقاطع دارای ناحیه "موفقیت" باریکتر و مناطق کمانش و تاشو گستردهتر است. علاوه بر این، مدلسازی المان محدود معمولی (FE) بدون در نظر گرفتن دانهها برای فرآیندهای MTHF به دلیل دانههای زیاد در جهت ضخامت معتبر بود.
کلیدواژه: میکروتیوب; هیدروفرمینگ؛ برآمدگی T شکل؛ مواد لوله؛ اصطکاک؛ طول لوله؛ میکرو هیدروشکل پذیری؛ پنجره پردازش؛ تجزیه و تحلیل FE; ریزساختار
1. مقدمه
در سالهای اخیر، تقاضا برای قطعات لولهای بسیار کوچک با کوچکسازی تجهیزات و دستگاهها در زمینههای پزشکی، ارتباطی و الکترونیکی افزایش یافته است [1]. برای ساخت این قطعات لولهای فلزی در مقیاس میکرو، انتظار میرود از فناوری هیدروفرمینگ لوله (THF) استفاده شود [2]. با این حال، فناوری هیدروفرمینگ برای اجزای میکرولوله به دقت بالا و ابزار دقیق، یک سیستم آب بندی که می تواند فشار فوق العاده بالا را تحمل کند، و یک ماشین شکل دهی مناسب برای پردازش در مقیاس میکرو نیاز دارد [3]. علاوه بر این، THF سپری ممکن است به دلیل تغییر شکل الاستیک ابزار در مقایسه با مقیاس نرمال [4]، به سادگی کاهش یابد، و اثر اندازه [5]، اصطکاک [6] و اثرات دیگر برجسته خواهند شد. علاوه بر این، ضخامت دیواره میکروتیوب با کاهش مقیاس افزایش مییابد و کار با میکروتیوب دشوار میشود [7]. بنابراین، برای دستیابی به هیدروفرمینگ سپری ای (MTHF)، حل این مشکلات ضروری است. تاکنون تحقیقات زیر بر روی MTHF انجام شده است.
هارتل و همکاران [4،5] با موفقیت یک لوله فولادی ضد زنگ SUS304 را با قطر خارجی 0.8 میلی متر و ضخامت دیواره 0.04 میلی متر تغییر شکل داد، جایی که لوله ها به قطر خارجی 1.04 میلی متر منبسط شدند. در این فرآیند، فشار داخلی 120 مگاپاسکال، نیروی گیره 16 کیلونیوتن و نیروی فشاری محوری 800 نیوتن بر روی لوله SUS304 بارگذاری شد. در همان زمان، خطای ابعادی که تحت تأثیر تغییر شکل الاستیک ابزار بود و ترکهای ناشی از افزایش اندازه دانه کریستال نسبت به ابعاد لوله خالی مورد بررسی قرار گرفت. نگایل و همکاران [6] یک سیستم آب بندی ساده با قالب شناور ایجاد کرد که می توانست حداکثر فشار داخلی 140 مگاپاسکال را روی سپری و حداکثر نیروی گیره قالب 1500 کیلو نیوتن را بارگذاری کند. MTHF با استفاده از لوله های SUS304 با قطر خارجی 1 میلی متر و ضخامت دیواره 0.1 میلی متر و قطر خارجی 2 میلی متر و ضخامت دیواره 0.2 میلی متر انجام شد. این لوله ها به صورت تجربی به شکل T و Y تغییر شکل داده شدند. علاوه بر این، اثرات اصطکاک و ابعاد لوله بر نیروی فشاری محوری با روش المان محدود (FEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. شکل دهی متقاطع توسط شیرایوری و همکاران بررسی شده است. [8،9].
در این مطالعه، رفتار مواد در هیدروفرمینگ سپری (MTHF) میکرولوله های مس خالص و فولاد ضد زنگ SUS304 با قطر خارجی 500 میکرومتر و ضخامت دیواره 100 میکرومتر به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. این مقاله ویژگیهای اصلی تغییر شکل، عیوب شکلدهی، و حد شکلدهی و همچنین اثرات روانکاری/اصطکاک و طول لوله را توضیح میدهد. هیدروشکل پذیری (ارتفاع برآمدگی) میکرولوله SUS304 به دلیل مقاومت کمانش بالا SUS304 بالاتر از میکرولوله مسی است. روانکاری خوب به طور تجربی منجر به هیدروشکل پذیری بالای تشکیل T شکل شد. طول میکرولوله به طور قابل توجهی بر قابلیت شکل پذیری آب آن تأثیر می گذارد. مقاومت اصطکاک با افزایش طول لوله افزایش مییابد و جریان مواد میکروتیوب را به داخل حفره قالب محدود میکند. با مقایسه ویژگیهای MHTF شکل T و متقاطع، ما هیدروشکلپذیری میکرولوله T شکل را از نظر تئوری و تجربی برتر از میکرولوله متقاطع شکل تأیید کردیم. علاوه بر این، پنجره فرآیند برای MTHF شکل T نسبت به MTHF شکل متقاطع دارای ناحیه "موفقیت" باریکتر و مناطق کمانش و تاشو گستردهتر است. علاوه بر این، مدلسازی المان محدود معمولی (FE) بدون در نظر گرفتن دانهها برای فرآیندهای MTHF به دلیل دانههای زیاد در جهت ضخامت معتبر بود.
کلیدواژه: میکروتیوب; هیدروفرمینگ؛ برآمدگی T شکل؛ مواد لوله؛ اصطکاک؛ طول لوله؛ میکرو هیدروشکل پذیری؛ پنجره پردازش؛ تجزیه و تحلیل FE; ریزساختار
1. مقدمه
در سالهای اخیر، تقاضا برای قطعات لولهای بسیار کوچک با کوچکسازی تجهیزات و دستگاهها در زمینههای پزشکی، ارتباطی و الکترونیکی افزایش یافته است [1]. برای ساخت این قطعات لولهای فلزی در مقیاس میکرو، انتظار میرود از فناوری هیدروفرمینگ لوله (THF) استفاده شود [2]. با این حال، فناوری هیدروفرمینگ برای اجزای میکرولوله به دقت بالا و ابزار دقیق، یک سیستم آب بندی که می تواند فشار فوق العاده بالا را تحمل کند، و یک ماشین شکل دهی مناسب برای پردازش در مقیاس میکرو نیاز دارد [3]. علاوه بر این، THF سپری ممکن است به دلیل تغییر شکل الاستیک ابزار در مقایسه با مقیاس نرمال [4]، به سادگی کاهش یابد، و اثر اندازه [5]، اصطکاک [6] و اثرات دیگر برجسته خواهند شد. علاوه بر این، ضخامت دیواره میکروتیوب با کاهش مقیاس افزایش مییابد و کار با میکروتیوب دشوار میشود [7]. بنابراین، برای دستیابی به هیدروفرمینگ سپری ای (MTHF)، حل این مشکلات ضروری است. تاکنون تحقیقات زیر بر روی MTHF انجام شده است.
هارتل و همکاران [4،5] با موفقیت یک لوله فولادی ضد زنگ SUS304 را با قطر خارجی 0.8 میلی متر و ضخامت دیواره 0.04 میلی متر تغییر شکل داد، جایی که لوله ها به قطر خارجی 1.04 میلی متر منبسط شدند. در این فرآیند، فشار داخلی 120 مگاپاسکال، نیروی گیره 16 کیلونیوتن و نیروی فشاری محوری 800 نیوتن بر روی لوله SUS304 بارگذاری شد. در همان زمان، خطای ابعادی که تحت تأثیر تغییر شکل الاستیک ابزار بود و ترکهای ناشی از افزایش اندازه دانه کریستال نسبت به ابعاد لوله خالی مورد بررسی قرار گرفت. نگایل و همکاران [6] یک سیستم آب بندی ساده با قالب شناور ایجاد کرد که می توانست حداکثر فشار داخلی 140 مگاپاسکال را روی سپری و حداکثر نیروی گیره قالب 1500 کیلو نیوتن را بارگذاری کند. MTHF با استفاده از لوله های SUS304 با قطر خارجی 1 میلی متر و ضخامت دیواره 0.1 میلی متر و قطر خارجی 2 میلی متر و ضخامت دیواره 0.2 میلی متر انجام شد. این لوله ها به صورت تجربی به شکل T و Y تغییر شکل داده شدند. علاوه بر این، اثرات اصطکاک و ابعاد لوله بر نیروی فشاری محوری با روش المان محدود (FEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. شکل دهی متقاطع توسط شیرایوری و همکاران بررسی شده است. [8،9].
بلوک های آهن آلات