17456

17456

مطالعه تجربي و شبيه سازي اجراء محدود پيچ زني غلطكي خارجي بر روي لوله با دو جنس متفاوت

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

بهمن ماه 1395

دكتر بهنام داودي

مكانيك

پيچ¬ها وسيله¬اي براي اتصال و حركت هستند و در بيشتر ماشين‌ها و سازه¬ها به كار مي‌روند و در صنايع مختلف از اهميت بالايي برخوردار هستند. پيچ¬ها پرمصرف‌ترين اجزاي غير دائم ماشين‌آلات محسوب مي‌شوند. در توليد پيچ¬ها علاوه بر دقت هندسي، به دست ‌آوردن محصولي با خواص مكانيكي مطلوب نيز حائز اهميت است. توليد پيچ با فرآيندهاي مختلف ازجمله ماشينكاري، سنگ¬زني و پيچ¬زني غلطكي انجام مي‌شود كه دراين‌بين فرآيند پيچ¬زني غلطكي بيشترين سهم را در توليد به خود اختصاص مي‌دهد. نرخ توليد بالا، مقاومت در برابر خستگي، كيفيت سطح مطلوب، كاهش دورريز ماده و استحكام مكانيكي بالا از مزاياي پيچ¬هاي توليدشده‌ با فرآيند پيچ¬زني غلطكي است. يكي از روش¬هاي اتصال لوله¬ها به ‌صورت غير دائم اتصال پيچي است. در ايجاد رزوه بر روي لوله‌ها به علت نازك شدن جداره¬ و كاهش استحكام مكانيكي بايد ملاحظه¬هايي را در نظر گرفت. يكي از انواع لوله‌ها كه در صنايعي نظير نفت، گاز و پتروشيمي كاربرد دارد لوله¬ي دوجداره است. از مهم‌ترين خواص مطلوب اين لوله‌ها دارا بودن هم‌زمان خواص مطلوب دو جنس مختلف در يك قطعه است. براي مثال در يك لوله¬ي دوجداره كه لايه¬ي داخلي آن از جنس مس بوده و لايه¬ي خارجي آن فولادي باشد مي‌توان از خواص مطلوب مس مانند ضدزنگ بودن و انتقال حرارت بالا و همچنين خواص مطلوب فولاد مانند استحكام بالا هم‌زمان در يك قطعه بهره برد. در اين پايان¬نامه به مطالعه¬ي تجربي و شبيه‌سازي رزوه¬ي توليد شده با فرايند پيچ¬زني غلطكي بر روي لوله‌هاي دوجداره از جنس فولاد(لايه¬ي خارجي)-فسفر برنز(لايه¬ي داخلي) پرداخته ‌شده است. نتايج شبيه¬سازي سه¬بعدي فرايند پيچ¬زني غلطكي بر روي لوله¬هاي دوجداره در خصوص نحوه¬ي جريان مواد و توزيع آن در اين فرايند با نتايج آزمايش¬هاي عملي مطابقت مناسبي داشت. توزيع تنش و كرنش در فرايند پيچ¬زني غلطكي با توجه به نتايج حاصل از شبيه¬سازي مورد بررسي قرار گرفته است. بعد از ايجاد رزوه بر روي لوله¬هايي با اندازه¬هاي مختلف، ريزساختار آن¬ها مورد مطالعه¬ي عملي قرار گرفت. نتايج نشان داد ساختار دانه‌بندي ماده در حين فرايند پيچ¬زني غلطكي دچار تغيير و تحول مي‌شود درحالي‌كه اين ساختار در فرايندهاي ماشينكاري دچار تغيير زيادي نمي‌شود. نتايج حاصل از ميكرو سختي سنجي حاكي از آن بود كه سختي رزوه¬هاي توليدشده با فرآيند پيچ¬زني غلطكي20-5 درصد در لوله¬هاي فولادي و 50-20 درصد در لوله¬هاي دوجداره¬ي توليدشده با فرايند پيچ¬زني غلطكي بيشتر از سختي رزوه¬هاي توليدي با فرايند ماشينكاري است. دليل اين تفاوت سختي در دو فرايند، اعمال بيشتر كرنش¬سختي و كار سرد در فرايند پيچ¬زني غلطكي نسبت به فرايند ماشينكاري است. در بررسي استحكام رزوه¬¬ها، نتايج حاكي از آن است كه استحكام قطعه¬هاي رزوه شده‌ با فرايند پيچ¬زني غلطكي حدود 50 درصد بيشتر از استحكام قطعه¬هاي رزوه شده‌ با فرايند ماشينكاري است. علت اين نتيجه وجود هم‌زمان فولاد و فسفر برنز در دندانه¬ي رزوه¬هاي توليدي با فرايند پيچ¬زني غلطكي است و رزوه¬هايي كه در اين فرايند روي لوله¬هاي دوجداره ايجاد مي¬شوند داراي استحكام مناسبي هستند.

1396/03/21

1/1/1900 12:00:00 AM

The threads are used for joining and moving and threads are applied in most of machines and structures and those are very important in different industries. Threads have the most consumption in non-permanent joint of machines. In manufacturing of threads in spite of geometrical precision it is very important to getting a product with desired mechanical fitures. Threads are manufactured by machining, grinding and thread rolling and thread rolling has the most portion in manufacturing among them. High production rate, fatige resistant, desired surface quality, redusing in wase of material and high mechanical strength are some of advantages of the threads which are produced bye thread rolling. Pipes are one of the most important components which are used in industry that one of ways for joining them permanently is creating threads on them. Because of their special fitures like thining and decreasing their mechanical strength it should attention to some regards in creating threads on them. One kind of thease pipes which is applied in some industries like oil, gas and petrochemical is bimetallic tubes. One of the most important desired fituers of thease tubes is having the desired fituers of two diffrent materials in one workpiece. For example in a bimetallic tube which has an inner layer of cupper and an outer layer of steel it is possible to use some desired fitures of cupper like stainlessing and high heat transferring and some desired fitures of steel like high strength simultaneously. In this research experimental study and simulation in creating threads by thread rolling on bimetallic tubes of steel-phosphorus bronze have been done. The 3D results of the simulation of thread rolling process on bimetallic tubes had a good correspondence whith tests about material flow and distribution. More over this results helped to survey the tension and strain distribution during thread rolling process. After creating threads on the tubes whith different sizes the microstructure of threads was studied and the results showed that the seed structure of the material is changed during of thread rolling while it won't be changed after machining. The results of micro hardness measurements showed that the hardness of threads which have been created bye thread rolling is about 5-20 percent in steel tubes and 20-50 percent in bimetallic tubes more than the threads which are made by machining. The cause of this different in hardness beween two process is existence of work and strain hardening in thread rolling compared to machining. The results in studing srength of threads showed that the strength of the threads which had been made by thread rolling was 50 percent more that the machined ones. It is because of existence of either steel or phosphorus bronze in the thread dent simultaneously and the threads which have been made by this procedure have a proper strength.