On the problem of material properties in numerical simulation of tube hydroforming

• Autorzy: Sadłowska H. , Kocańda A.

Warianty tytułu

PL

Własności materiałowe w modelowaniu komputerowym kształtowania hydromechanicznego rur

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hydroforming is a cost effective way of shaping various metals and alloys into lightweight, structurally stiff and strong pieces. The largest applications of hydroforming can be found in the automotive and aerospace industries. Among them, exhaust system components such as T-shapes or X-shapes connectors have been often manufactured by tube hydroforming. Typical tube hydroforming operation is made by a controlled application of internal pressure and axial feeding of tube material into deformation zone. The loading path of internal pressure versus axial feeding is the most important. It can be found by means of FEM simulation of the process to limit costs of experiments. However, the appropriate numerical model requires experimental data on tube material properties. Some simplifications to use sheet metal properties instead of tube properties have not been reliable. Especially cold worked tubes with small diameters require special methods to determine material properties in axial and circumferential directions. Such methods have been presented in the paper including some remarks on specimens' preparation, experimental set-up and image processing for getting strain values.

PL

Kształtowanie hydromechaniczne rur należy do nowoczesnych procesów obróbki plastycznej i jest stosowane ze względu na swoje liczne zalety: materiałooszczędność, zwiększenie sztywności i wytrzymałości elementów, zmniejszenie kosztów produkcji. Kształtowanie hydromechaniczne polega na rozpęczaniu materiału cieczą pod ciśnieniem w celu uzyskania zadanego przez matrycę kształtu. Często w procesach tych stosowana jest również dodatkowa siła osiowa, której zadaniem jest uzyskanie większych odkształceń formowanej rury. Warunkiem prawidłowo zaprojektowanego procesu jest odpowiednie złożenie przebiegu ciśnienia rozpęczającego i siły osiowej w czasie trwania kształtowania. W tym celu wykorzystuje się Metodę Elementów Skończonych, co pozwala obniżyć koszty związane z projektowaniem procesu. Warunkiem zbudowania prawidłowego procesu jest wykorzystanie danych doświadczalnych, a w szczególności danych materiałowych. Uzyskanie tych danych jest utrudnione w przypadku rur, szczególnie jeśli planuje się wykorzystanie rur bezszwowych o niewielkich średnicach. W takim przypadku istnieje potrzeba znalezienia nowych metod określania własności mechanicznych, nie tylko na kierunku osiowym, ale także na obwodzie rury. W referacie została zaprezentowana metoda określania własności mechanicznych rur na kierunku osiowym i obwodowym dla rur stalowych.

Słowa kluczowe

EN

tubes; material properties; anisotropy

PL

modelowanie komputerowe; kształtowanie hydromechaniczne rur; obróbka plastyczna

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, no 4
• Strony: 77--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sadłowska H.

autor

Kocańda A.

• Warsaw University of Technology, Narbutta 85, 02-525 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Ahmeloglu M., Sutter K., Li X.J.: Altan T., Tube hydroforming: current research, applications and need for training, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 98, 2000, pp. 224-231.
• [2] Strano M, Altan T.: An inverse energy approach to determine the flow stress of tubular materials for hydroforming applications, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 146, 2004, pp. 92-96.
• [3] Koc M.: Development of design guidelines for tube hydroforming, Doctoral Dissertation Enginnering Research Center for Net Shape Manufacturing at Ohio State University, Columbus, OH, USA, 1999.
• [4] Shirayori A., Fuchizawa S., Ishigure H., Narazaki M.: Deformation behavior of tubes with thickness deviation in circumferential direction during hydraulic free bulging, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, No. 10, 2009, pp. 4627-4632.
• [5] Sadłowska H.: Application of modified forming limit diagram for hydroforming of copper tubes, Steel Research International, Special Edition, Vol. 1, 2008, pp. 324-331.
• [6] Levy B.S., van Tyne C.J, Stringfield J.M.: Characterizing steel tube for hydroforming applications, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 150, 2004, pp. 280-289.
• [7] Nickhare C, Weiss M., Hodgson P.D.: FEA comparison of high and low pressure tube hydroforming of TRIP steel, Computational Materials Science, Vol. 47, 2008, pp. 146-152.
• [8] Adebrabbo N., Worswick M. at al.: Optimization methods for the tube hydroforming process applied to advanced high-strength steels with experimental certification, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, 2009, pp. 110-123.
• [9] Williams B.W, Worstwick M.J, at al.: Influence of forming effects on the axial crush response hydroformed aluminum alloy tubes, International Journal of Impact Engineering, Vol. 37, 2010, pp. 1008-1020.
• [10] Bortot P., Ceretti E., Giardini C.: The determination of flow stress of tubular materials for hydroforming applications, Journal of Material Processing Technology, Vol. 203, 2008, pp. 381-388.
• [11] Elsenheimer D., Groche P.: Determination of material properties for hot hydroforming, Production of Engineering Research Development, Vol. 3, No. 2, 2009, pp. 165-174.
• [12] Cereti E., Braga D., Giardini C.: Steel and copper flow stress determination for THF applications, International Journal of Material Forming, Suppl., Vol. 1, 2008, pp. 309-312.
• [13] Velasco R., Boudeau N.: Tube bulging test: Theoretical analysis and numerical validation, Journal of Material Processing Technology, Vol. 105, 2008, pp. 51-59.
• [14] Takahashi H, Moro J., Tsuhida S.: Plastic anisotropy in aluminum drawn tubes, Metals and Materials, Vol. 4, No. 3, 1998, pp. 380-385.
• [15] Green D.E.: Summary report of A/SP hydroforming work, Industrial Research of Development Institute, 2004.