تحلیل تئوری و عددی فرآیند کشش عمیق داغ کلاهک ضخیم نیمکروی

از جمله فرآیندهای متداول برای ساخت کلاهک، جوشکاری است که با اتصال ورق های از پیش شکل دهی شده، انجام می شود. محصول تولیدی به دلیل خطای مونتاژ، معایب متالورژیکی و ضعف استحکام مکانیکی اتصال، از کیفیت ابعادی و مکانیکی مناسبی برخوردار نیست. از این رو در این مقاله، برای رفع معایب مذکور و تولید یکپارچه کلاهک، فرآیند کشش عمیق داغ به عنوان روش جایگزین، معرفی و بررسی می شود. در مقاله پیش رو، تحلیل تیوری و عددی ساخت کلاهک ضخیم نیمکروی از ورقی به ضخامت 5/63 میلیمتر و از جنس فولاد آلیاژی HY-100 با بکارگیری این فرآیند با استفاده از ورقگیر، ارایه می شود. در این پژوهش از مدل ساختاری جانسون- کوک برای توصیف رفتار سیلان ماده و از مدل آسیب نرم جانسون- کوک برای پیش بینی احتمال وقوع شکست، استفاده می شود. فرض می شود که فرآیند به صورت همدما انجام شود و نرخ کرنش، ثابت باشد. نتایج تحلیل تیوری نشان داد که نیروی لازم برای کشش کلاهک با افزایش دمای بلنک، کاهش اصطکاک و افزایش شعاع انحنای ماتریس، کاهش می یابد. از سوی دیگر، نتایج تحلیل عددی نشان داد که کلاهک به صورت موفقیت آمیز و عاری از هرگونه پارگی، شکل دهی شده است. همچنین، در ناحیه فلنج، هیچ گونه اثری از چین خوردگی ظاهر نمی شود و بیشترین کاهش ضخامت در نواحی نزدیک به راس نیمکره رخ می دهد؛ در حالی که ضخامت نواحی نزدیک به فلنج، افزایش می یابد. مقایسه مقادیر نیروی شکل دهی نشان داد که مقادیر نیروی کشش حاصل از تحلیل تیوری و عددی تحت شرایط مختلف دمایی و اصطکاکی، حداکثر به میزان 10 درصد اختلاف دارد.