Investigation of Manufacturing Processes of the MetallicCNG Pressure Vessels
محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک
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)
کلید واژه: Deep drawing, Redrawin, Ironing, Simulatio, CNG liner,
چکیده مقاله :
CNG vessels are used in many vehicles. Mass production of CNG pressure vessels requires exact understanding of process effective parameters. In this paper, the numerical analysis has been used to study the manufacturing parameters. The entire manufacturing processes, including deep drawing, redrawing and ironing, of an aluminum liner sample of CNG pressure vessel (without spinning) have been simulated by Finite Element technique. The deep drawing process has been modeled by using flat dies. Then, drawing force and wall thickness variations have been studied. In order to achieve the final diameter of the liner, the redrawing process has been implemented in a flat die. To obtain a uniform wall thickness, the ironing process has been simulated in two stages, and the required force and the change of wall thickness for each process have been recorded. The results of this paper have been compared with the published results obtained by other researcher and found a good correlation between them.
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.
[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.
