طراحي قالب هاي نورد حلقه هاي فلنج دار به كمك شبيه سازي اجزا محدود و تحليل داده ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

فرايند نورد حلقه به دليل ويژگي هايي همچون صرفه جويي در مصرف مواد، بهبود خواص مكانيكي، دستيابي به دقت ابعادي بالا و توانايي توليد حلقه هاي بزرگ با مقاطع پيچيده، جايگاهي ويژه در صنايعي مانند نفت و گاز، هوافضا، انرژي و خودروسازي دارد. در ميان انواع حلقه ها، توليد رينگ هاي فلنج دار با مقطع L شكل به علت اهميت كاربردي و چالش هاي فني، از جايگاه ويژه اي برخوردار است. هدف اصلي اين پژوهش، طراحي و بهينه سازي قالب هاي نورد حلقه براي توليد رينگهاي فلنج دار و شناسايي تأثير پارامترهاي كليدي فرآيند بر كيفيت محصول بوده است. براي دستيابي به اين هدف، از روش شبيه سازي اجزاي محدود سه بعدي در نرم افزار آباكوس استفاده شد . در كنار شبيه سازي متداول با غلتك هاي راهنما، روش ميله هاي حرارتي نيز براي ارتقاي پايداري و دقت مدل عددي به كار گرفته شد. با اين حال، نوآوري اصلي پژوهش نه صرفاً در استفاده از اين روش، بلكه در توسعه يك چارچوب بهينه سازي جامع از طريق تركيب شبيه سازي عددي و طراحي آزمايش ها بود. در اين تحقيق سه پارامتر كليدي شامل شعاع مندرل، سرعت خطي مندرل و شعاع راكورد غلتك اصلي انتخاب و در سه سطح مختلف بررسي شدند. خروجي هاي اصلي شامل انرژي مصرفي، انحراف از قطر معيار و بيضيگون شدن حلقه تعريف شد. طراحي آزمايش ها به صورت تمامعاملي انجام شد و در مجموع 27 شبيهسازي صورت پذيرفت. نتايج نشان داد كه سرعت مندرل بيشترين تأثير را بر ميزان انرژي مصرفي دارد؛ شعاع مندرل عامل اصلي در كنترل بيضيگون شدن محصول است و انحراف از قطر معيار رابطه اي غيرخطي و حساس با سرعت مندرل دارد. با بهره گيري از تحليلهاي آماري شامل نمودارهاي اثرات اصلي و تعاملي، تحليل واريانس (ANOVA (و نمودارهاي درختي تصميمگيري، شرايط بهينه فرآيند تعيين شد. بر اساس اين نتايج، تركيب بهينه پارامترها شامل سرعت مندرل 1/37ميليمتر بر ثانيه، شعاع مندرل 77 ميليمتر و شعاع راكورد غلتك اصلي41/4 ميليمتر است كه همزمان موجب كاهش انرژي مصرفي، بهبود دقت ابعادي و كاهش اعوجاج هندسي ميشود . دستاورد اصلي اين پژوهش ارائه يك رويكرد بهينه سازي سيستماتيك برا ي فرآيند نورد حلقه هاي فلنجدار است. اين چارچوب با ادغام شبيه سازي اجزاي محدود و طراحي آزمايش ها، امكان پيش بيني دقيق رفتار فرآيند، شناسايي عوامل مؤثر و انتخاب شرايط بهينه را فراهم مي كند. نتايج تحقيق علاوه بر جنبه هاي علمي، كاربردهاي صنعتي نيز دارد و ميتواند به كاهش هزينه هاي توليد، ارتقاي كيفيت محصول و افزايش بهره وري در صنايع استراتژيك كمك كند. در نهايت، اين پايان نامه با تلفيق مباني نظري، مدل سازي عددي و تحليل آماري، گامي مهم در جهت توسعه فناوري هاي نوين شكل دهي فلزات برداشته و ميتواند به عنوان مبنايي علمي و عملي براي طراحي قالب ها و بهينه سازي فرآيندهاي نورد حلقه مورد استفاده قرار گيرد.

236265

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان