br /شکل (الف-4): راهنمای لوله (قطر خارجی لوله 25 میلیمتر)167
شکل (الف-5): کفه بالایی قالب خمکاری167
شکل (الف-6): قالب خمکاری در حالت بسته شده168

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل (ب-1): نیروی شکل‌دهی در خمکاری لوله برنجی با قطر 25 میلی‌متر و ضخامت 1 میلی‌متر169
شکل (ب-2): نیروی شکل‌دهی در خمکاری لوله فولادی SS304 با قطر 25 میلی‌متر و ضخامت 1 میلی‌متر170
شکل (ب-3): تست کشش لوله فولادی SS304171
شکل (ب-4): تست کشش لاستیک (پلی‌یورتان مطابق استاندارد ASTM D412)172

فهرست جداول
عنوان شماره صفحه
جدول (‏1-1): پارامترهای خمکاری6
جدول (‏2-1): چند نمونه از توابع تبدیل پرکاربرد در شبکه‌های عصبی43
جدول (‏3-1): خواص مکانیکی لوله‌های فولادی زنگ نزن و برنجی81
جدول (‏4-1): ابعاد نمونه های تست شده (ابعاد به میلیمتر میباشند)97
جدول (‏4-2): ضرایب مدل مونی-ریولین حاصل از دادههای تست کشش99
جدول (‏4-3): آزمایش‌های تجربی انجام شده101
جدول (‏5-1): مقادیر ضخامت در شعاع داخلی و خارجی خم116
جدول (‏5-2): پارامترهای طراحی و تعداد سطوح آن‌ها جهت طراحی آزمایش125
جدول (‏5-3): نتایج حاصل برای آموزش شبکه عصبی در خمکاری لوله برنجی134
جدول (‏5-4): نتایج حاصل برای آموزش شبکه عصبی در خمکاری لوله فولادی141
جدول (‏5-5): مقادیر مجاز پارامترهای فرایند برای دو حالت مطالعه موردی147
جدول (‏5-6): مقادیر پارامترهای تنظیمی الگوریتم ژنتیک147
جدول (‏5-7): نتایج بهینه الگوریتم ژنتیک با تابع برازندگی brass-net در 10 بار تکرار برای حالت اول149
جدول (‏5-8): نتایج بهینه الگوریتم ژنتیک با تابع برازندگی ss304-net در 10 بار تکرار برای حالت اول151
جدول (ج-1): داده‌های المان محدود برای خمکاری فشاری SS304173
جدول (ج-2): داده‌های المان محدود برای خمکاری فشاری لوله برنجی176

فصل اول
پیشگفتار
مقدمه
قطعات لوله‌ای از نسبت استحکام به وزن بالایی برخوردار هستند به همین دلیل در صنایع هواپیماسازی، خودرو، نفت و گاز، اسباب و اثاثیه منزل، سازه‌های مکانیکی و غیره جهت انتقال سیال، سازه بدنه و غیره به صورت وسیعی به کار گرفته می‌شوند. در شکل (‏1-1) چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله نشان داده شده است.
شکل (‏1-1): چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله
در گذشته خمکاری لوله یک هنر تلقی می‌شد و خمکاری اکثراً توسط افراد ماهری که در طی چندین سال تجربه کسب کرده‌ بودند انجام می‌گرفت. در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده‌ای در زمینه خمکاری لوله‌ها به منظور ایجاد دانش پایه در این زمینه صورت گرفته است. به کمک کارهای تجربی، تحلیل‌های تئوری و شبیه‌سازی‌های عددی درک بهتری از نحوه تغییر شکل لوله در حین خمکاری فراهم شده است.
روش‌های مختلفی جهت خمکاری لوله‌ها وجود دارد. هر یک این روش‌ها با توجه به نوع و کیفیت خمی که می‌توانند تولید کنند دارای کاربردها و محدودیت‌هایی می‌باشند. انواع روش‌های خمکاری لوله‌ها شامل خمکاری برشی1، خمکاری کششی2، خمکاری فشاری با بازوی متحرک3، خمکاری پرسی4، خمکاری فشاری5 و خمکاری غلتکی6 و غیره می‌باشند. انتخاب یک روش خمکاری بستگی به : 1) کیفیت خم و نرخ تولید مورد نظر و 2) جنس لوله، شعاع خم نسبی(R/D)، قطر نسبی لوله(D/t) و دقت لازم (D قطر خارجی، t ضخامت و R شعاع خط مرکزی خم می‌باشند) دارد. به عنوان مثال برای خمکاری لوله‌های جدار نازک با نرخ تولید زیاد و دقت بالا، مناسب‌ترین گزینه استفاده از روش خمکاری کششی می‌باشد.

در موتور هواپیماها و فضاپیماها، قطعات لوله‌ای با شعاع خم کوچک از جنس‌‌های آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژهای با استحکام بالا به صورت فراوان به کار گرفته می‌شوند. شعاع خم این قطعات لوله‌ای در برخی موارد در حدود قطر خارجی آن‌ها می‌باشد که با روش‌های رایج خمکاری سرد لوله‌ها قابل تولید نیستند. در این موارد لازم است روش‌های جدیدی جهت تولید خم با کیفیت مطلوب مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این روش‌ها، خمکاری فشاری لوله می‌باشد که در آن خمکاری تحت فشار داخلی مندرل لاستیکی انجام می‌گیرد. این روش در مقایسه با سایر روش‌های خمکاری لوله‌ها دارای مزایایی مانند دقت و بازدهی بالا، هزینه پایین و تولید خم با کیفیت خوب می‌باشد ‏[1].
تعاریف و پارامترهای خمکاری
در شکل (‏1-2) پارامترهای خمکاری لوله نشان داده شده است. هر یک از این پارامترها را می‌توان به صورت زیر تعریف نمود ‏[2].
سطح خمش: سطحی که از شعاع خط مرکزی لوله (شعاع خم) عبور می کند و عمود بر جهت چرخش خم می باشد.
خط مرکزی لوله (CL): خط ممتدی که هر نقطه واقع در مرکز سطح مقطع لوله را به هم وصل می کند.
شکل (‏1-2): پارامترهای رایج در خمکاری لوله
دیواره خارجی خم7: کمان/لبه بیرونی خم می باشد.
دیواره داخلی خم8: کمان/لبه داخلی خم می باشد.
شعاع خط مرکزی (CLR): فاصله بین مرکز چرخش خم و خط مرکزی لوله می‌باشد که شعاع خم نیز نامیده می‌شود. در صنعت خمکاری معمولاً شعاع خم بر حسب ضریبی از قطر خارجی لوله (OD) و به صورت mD بیان می شود. به عنوان مثال وقتی لوله ای به قطر خارجی 30 میلی متر با 1.5D CLRخم می شود یعنی اینکه شعاع خم برابر 45 میلی متر می باشد.
(‏1-1)
انحنای خم: عکس شعاع خط مرکزی را انحنای خم می گویند.
(‏1-2)
مماس: ناحیه مستقیم لوله در دو انتهای خم را مماس می گویند و می تواند هر مقداری داشته باشد. لوله خم شده ای که در هر دو انتها فاقد مماس باشد تحت عنوان لوله با مماس صفر خوانده می شود.
قطر لوله: هرگاه قطر لوله به تنهایی به کار رود منظور قطر خارجی لوله می باشد.
جدول (‏1-1): پارامترهای خمکاری
نمادتوضیحCLRشعاع خط مرکزیCLخط مرکزی لولهODقطر خارجی لولهIDقطر داخلی لولهDOBزاویه خمtضخامت اولیه جدار لولهtoضخامت دیواره خارجی لوله در محل خمtiضخامت دیواره داخلی لوله در محل خم
روش های خمکاری لوله
روش‌های زیادی برای خمکاری لوله‌ها وجود دارد. بعضی از این روشها به صورت گرم و برخی دیگر به صورت سرد انجام میشوند. در این بخش فقط در مورد روشهای خمکاری سرد لولهها بحث خواهد شد. هر یک از این روش‌ها دارای کاربردها و محدودیت هایی از لحاظ نوع خم، حداکثر زاویه خمی که میتوانند ایجاد کنند، هزینههای تولید و کیفیت خم میباشند. انتخاب روش خمکاری بستگی به: 1) کیفیت خم و تعداد تولید و 2) قطر لوله، ضخامت لوله و شعاع خم لوله دارد ‏[3].
خمکاری فشاری
خمکاری فشاری از جمله روش‌های خمکاری سرد لوله است که اخیراً مورد توجه زیاد قرار گرفته است. از این روش بیشتر برای تولید خم‌های با شعاع کم در لوله‌های جدار نازک استفاده می‌شود. از جمله مزیتهای این روش امکان تولید خم‌های با شعاع کوچک در حدود قطر خارجی لوله، تولید خم با تغییرات ضخامت کم، تغییر سطح مقطع (بیضی شدن) کم و تجهیزات ارزانتر در مقایسه با سایر روش‌های خمکاری لوله می‌باشد.
قطعات خمکاری که در موتور هواپیماها و سفینه‌های فضایی بکار می‌روند باید اولاً فضای کمی اشغال کنند و ثانیاً از کیفیت و استحکام بالایی برخودار باشند. برای اینکه این قطعات فضای کمی اشغال کنند لازم است که خمکاری با شعاع کوچک انجام شود و برای دستیابی به کیفیت و استحکام مناسب باید از یک روش خمکاری مناسب استفاده کرد. با کمک روش خمکاری فشاری می توان خمهایی که این دو ویژگی را دارند را تولید نمود.
قالب خم مورد استفاده در این روش خمکاری دارای پرفیل خمی مشابه با شکل نهایی خم مورد نظر میباشد. قطر داخلی این پروفیل خم برابر با قطر بیرونی لوله میباشد. در داخل لوله از مندرل لاستیک مانند استفاده میشود که تحت شرایط فشاری مشابه سیال رفتار میکند. بین لوله و مندرل باید مقداری کلیرنس در نظر گرفته شود تا در انتهای خمکاری بتوان به راحتی آن را از داخل لوله خارج نمود. موادی مانند لاستیک یورتان9، رزین اپوکسی ریختگی10، لاستیک طبیعی11 و لاستیک مصنوعی12 جهت استفاده به عنوان مندرل مناسب میباشند. زیرا این مواد خاصیت الاستیکی بالایی دارند و بعد از خمکاری و برداشتن فشار از روی آنها به شکل اولیه خود باز میگردند و به راحتی میتوان آنها را از داخل لوله خارج نمود. فشار