بررسی مراحل شکل‌دهی و ساخت جداره فلزی مخازن CNG به روش المان محدود

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

مهدی ظهور ¹ ( استادیار- دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی و دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم و تحقیقات )
محسن رحیمیان ² ( کارشناس ارشد- دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی )

Received: 2015-10-03 Accepted : 2015-10-03 Published : 2008-06-21

Keywords: کشش عمیق, بازکشش, نازک کاری, مخزن CNG, شبیه سازی المان محدود,

Abstract :

از مخازن گاز طبیعی فشرده یا CNG، در انواع خودروها استفاده می‌شود. تولید انبوه این مخازن، به بررسی دقیق مراحل شکل‌دهی و پارامترهای مؤثر بر فرایند ساخت، در هر مرحله از شکل‌دهی نیاز دارد. از آن جا که مخازن تحت فشار، باید بدون درز ساخته شوند، روش ساخت جداره فلزی این نوع مخازن، شامل استفاده از یک بلانک اولیه و انجام عملیات شکل‌دهی کشش عمیق و بازکشش و نازک کاری و در نهایت شکل‌دهی چرخشی برای شکل‌دهی سر مخزن و گلویی آن می‌باشد. در این مقاله ابتدا به مقدمه‌ای از تاریخچه تولید این مخازن و روشهای ساخت آنها اشاره شده است. سپس از روش المان محدود، برای شبیه‌سازی مراحل اولیه شکل‌دهی جداره فلزی یک مخزن CNG آلومینیومی، استفاده شده است. شبیه سازی فرایند ساخت، شامل مراحل کشش عمیق سرد، بازکشش سرد و در نهایت، دو مرحله نازک کاری دیواره (بدون در نظر گرفتن شکل‌دهی چرخشی داغ، جهت بستن سر مخزن) می‌باشد. همچنین بین شبیه‌سازی مراحل شکل‌دهی، از فرایند بازپخت (آنیلینگ) جهت تنش‌زدایی استفاده شد. نیروی لازم برای شکل‌دهی و همچنین تغییر ضخامت بلانک در هر مرحله از شکل‌دهی مخزن، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی با نتایج منتشر شده توسط سایر محققان مقایسه و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شد.  

References:

[1]                  WWW. ENGINEERING AND TECHNOLOGY.COM

[2]        Choi Chul Kim J.C., Jung S.Y., Development of an automated design system of a CNG composite vessel using a steel liner manufactured using the DDI process. Int. J. Adv. Mfg. Tech., Vol. 24, , 2004, pp. 781–788.

[3]        Vardga L., Nagy A., Kovacs A., Design of CNG tank made of Aluminum and Reinforced Plastic, Composites, Vol. 26, Issue 6, , 1995, pp. 457-463.

[4]        Allen S.j., Mahdavian S.M., The effect of lubrication on die expansion during the deep drawing of axisymmetrical steel cups, J. Material Processing Technology, Vol. 199, 2008, pp. 102-107.

[5]        Sedighi M.  & Rasti M. , An investigation on manufacturing process parameters of CNG pressure vessels, Int. J. Adv. Mfg. Tech.,
Vol. 38, No. 9-10, 2008, pp. 958-964.

[6]        Hrivnak A., Sobotova L., The influence of the deformation aging and the conditions of stress on the properties of the deep drawing steel sheet, J. Material Processing Technology,Vol. 34, 1992, pp. 425-430.

[7]        Date P.P., Padmanabhan K.A., On the prediction of the forming limit diagram of sheet metals,  Int. J. Mechanical  Science , Vol. 34 (5), 1992, pp. 363-374.

[8]        Yossifon S., Tirosh J., On the dimensional accuracy of deep drawing products by hydroforming processes, Int. J. Mech. Sci. 33 (4), pp. 279-295, 1991

[9]        Thiruvarudchelvan S., N.H. Loh, Drawing of cylindrical and hemispherical cups using an improved tooling for friction-actuated blank holding, J. Material Processing Technology, Vol. 37, pp. 267–280, 1993

[10]    WWW.MATWEB.COM

[11]    NAM J. & Seop HAN K., Finite Element Analysis of  deep Drawing and Ironing Process in the Steel D&I Canmaking, ISIJ.

[12]     ABAQUS Version 6.7 Documentation, ABAQUS Analysis User’s Manual, 2007.