جهت بررسی ازدیاد طول در این نمونه‌ها با توجه به اهمیت آن، از اکستنسیومتر غیر تماسی لیزری Epsilon مدل Le-50 استفاده شد. همچنین تنش تسلیم در تمامی نمونه‌ها بر اساس 2/0 درصد آفست محاسبه گردید.
فصل پنجم
روش تحقیق
5-1- تشریح روش تحقیق
در ابتدا پس از مطالعه فرآیندی و شناسایی ماهیت کلی فرآیند فلوفرم به بررسی مواد فلوفرم پذیر پرداخته و در نهایت ماده مورد نظر از لحاظ خصوصیات و کاربری آن در صنایع انتخاب می‌شود. در مرحله بعد یک مدل مفهومی و فیزیکی مناسب جهت بیان ماهیت کلی مسأله ایجاد و پس از آن روش‌های حل نرم افزاری، و تجربی فرآیند معرفی می‌شود. در ادامه با مدل سازی فرآیند فلوفرم توسط نرم افزارAbaqus ، تحلیل عددی فرآیند فلوفرم را مورد بررسی قرار داده و با انجام چند آزمایش تجربی و بدست آوردن نمونه‌های فلوفرم شده نتایج حاصل از هر دو روش جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل می‌گردد. جهت انجام آزمایشات تجربی با استفاده از یک دستگاه فلوفرم سه غلطکه آلیاژ 7075 فلوفرم معکوس شده و با قرائت فشار پشت جک از روی سنسورهای کالیبره شده و اندازه گیری قطر پیستون جک میزان نیروی اعمالی بر روی غلطک ها در حالت محوری محاسبه می‌شود. جهت اندازه گیری نیروی شعاعی یک عدد نیرو سنج در مسیر جک ها در راستای جهت نیروی شعاعی بسته شده و مقدار نیرو مستقیماً محاسبه می‌شود. پس از صحه گذاری روش حل نرم افزاری اثر سایر پارامتر ها در بازه های گوناگون توسط مدل عددی مورد ارزیابی قرار می گیرد.
5-2- تحلیل عددی نیروها در فرآیند فلوفرمینگ
یکی از دقدقه‌های روش‌های تولید جهت تولید محصول در تکنولوژی‌های امروزی رسیدن به نزدیک‌ترین پارامتر‌های تأثیر گذار در فرآیند برای شروع سریع و دستیابی به محصول مورد نظر است. بهترین راه برای دست یافتن به این مهم استفاده از روش‌های حل عددی است. این روش فرآیند را مطمئن‌تر می‌سازد و تعداد آزمایشات اولیه و خطاها را کاهش می‌دهیم. بنابراین پذیرش ضرورت استفاده از این روش‌ها در کاهش هزینه‌های تحقیق و توسعه نیازی به ارائه دلایل و اسناد مالی ندارد. کاهش زمان طراحی و ساخت به همراه ارائه دیدگاهی شبه تجربی باعث گردید تا علم المان محدود به ابزاری مرسوم در طراحی تبدیل شود.
در حالی که شبیه سازی چنین فرآیند های شکل دهی با همه پیچیدگی‌هایش بسیار دشوار است، اما تأثیر بسیاری در کاهش هزینه و زمان را به همراه دارد. با این حال هنوز جنبه های مجهول بسیاری از ابعاد گوناگون فرآیند ها به خصوص فرآیند فلوفرمینگ نیاز به بررسی و مدلسازی دارد ]و[.
5-3- روش مدل‌سازی و حل عددی با استفاده از نرم افزار Abaqus
در این تحقیق سعی بر گسترش و ایجاد یک مدل سه بعدی الاستیک پلاستیک به روش المان محدود برای فلوفرم سه غلطکه معکوس یک قطعه کار استوانه ای از جنس آلومینیوم 7075 است که در آن به بررسی جزئیات و بعضی پارامتر‌های تأثیر گذار در شرایط فرآیند پرداخته می‌شود.
در میان تعداد بی‌شماری روش تحلیلی، روش المان محدود بی شک یکی از روش های قدرتمند مفید و گسترده در پژوهش های اخیر است. به هر حال به دلیل ترکیب تغییر شکل‌های متفاوت در اسپینینگ، ما را اجبار به استفاده از ساده کننده ها در تحلیل می نماید.
در فرآیند اسپینینگ لوله، قطعه کار با مندرل و غلطک ها در تماس است و تغییر شکل پلاستیک بزرگی را همراه با چرخش صلب و ثابت تحمل می‌کند. بنابراین غیر خطی بودن هندسه و مواد باید در فرمول نویسی های مدل المان محدود مورد بررسی قرار داد. روش به روز لاگرانژ برای فرمول نویسی هندسه غیر خطی استفاده می‌شود که بر اساس عمده کار واقعی، کار واقعی با میزان تغیییر شکل مواد برابر است]19[.
(5-1)
: تنش کوشی
: تانسور تغییر شکل
: میزان جابجایی
: نیروی حجمی
: نیروی کشش سطحی
زمانی که فرآیند شروع می‌شود، مندرل و قطعه کار لوله ای شکل با سرعت یکسان شروع به چرخش می‌کنند و با شروع پیشروی هر سه غلطک بر روی قطعه کار از سری که آزاد است به سمتی که به مندرل ثابت شده است حرکت می‌کنند. به دلیل اصطکاک میان غلطک ها و قطعه کار، غلطک ها بدون لغزش و یا با کمی لغزش با همان سرعت خطی نسبی قطعه کار می چرخند که البته به دلیل اینکه در عمل از هیدروموتور‌هایی جهت به حرکت در آوردن غلطک ها استفاده می شده ما نیز جهت نزدیک تر شدن به واقعیت با محاسبه دقیق، سرعت های خطی و دورانی غلطک ها را به آنها نسبت داده ایم. میزان فاصله نوک غلطک ها تا مندرل برابر با میزان ضخامت کاسته شده از قطعه کار یا کمی بیشتر از آن تنظیم می‌گردد.
5-4- ایجاد مدل المان محدود
سیستم اسپینینگ سه غلطکه معکوس تشکیل شده از یک مندرل، سه غلطک و یک قطعه کار لوله ای شکل که به صورت شماتیک نمایش داده شده است:
قطعه کار بر روی مندرل و در طرف مقابل سر مندرل قرار گرفته است که به واسطه یک سری بر جستگی ها در محل نشیمن در پیشانی انتهایی قطعه کار بر روی مندرل، قطعه کار و مندرل در یک جهت و با سرعت یکسان به چرخش در می‌آیند. هر سه غلطک به صورت متقارن تحت زوایای 120 درجه با محور های موازی با محور مندرل در اطراف قطعه کار قرار گرفته اند و با حرکت طولی و چرخش دورانی حول محور خودشان به سمت قطعه کار حرکت می‌کنند.
شکل ( 5-1) شماتیک فلوفرم سه غلطکه معکوس
5-5- نحوه مدلسازی فرآیند
مراحل مدل‌سازی فرآیند فلوفرمینگ معکوس سه غلطکه به صورت مختصر شرح داده می‌شود.
5-5-1- مدول Sketchوpart