Xu et al. analysed the deformation mechanism and
concluded that for the same process conditions, there is
no obvious difference in stress and strain rate on the
surface between forward and backward tube spinning.
In most cases, flow forming is carried out by
employing more than one roller. Most modern machines
employ the three-roller configuration mainly to achieve a
better balance of loads for flow forming precision parts.
Normally, the three rollers are spaced circumferentially
at 120° apart, providing a uniform load distribution to
prevent the mandrel from being deflected from the centre
line. Furthermore, the rollers can be offset or staggered
[32,33] at a particular distance in the axial and radial
direction to improve dimensional accuracy and surface
finish.
6.2. Power, forces and process variables
There are several scientific papers and articles on flow
forming/flow forming of tubes with regard to the development
of the theoretical methods for forces and power
[28,34–38]. In addition, many researchers have investigated
the effects of process variables on different
components of force, power, surface finish and mechanical
properties. These aspects of the investigations are
described below.
6.2.1. Power and forces
For the past few decades, several researchers have
undertaken theoretical analyses of power and force in
tube spinning.
C.C. Wong et al. / International Journal of Machine Tools & Manufacture 43 (2003) 1419–1435 1433
In 1972, Mohan and Misra [34] developed a theoretical
analysis of the plastic flow mechanism of tubes,
involving the use of grid-line analysis for each individual
working condition and constant. The effective strains
and roller forces were then calculated using the plastic
work deformation by assuming that the strain path during
deformation is linear and the strain components in
three principal directions can be evaluated from the total
displacement after deformation. They reported that the
values of axial, radial and tangential force show good
agreement with the experimental results for commercially
pure copper.
Later, Hayama and Kudo [35] attempted an analysis
to estimate the working forces and the diameter accuracy
by using the energy method. They reported that the
agreement between the calculated and the experimental
values is good over a wide range of conditions such as
angle of the roller, feed rate and the reduction in thickness.
Wang et al. [36] adopted a plain strain model and slipline
field method to solve for the forces involved in three
dimensional flow forming. They reported that the results
correlate well with those of Hayama and Kudo [35].
In 1990, Singhal et al. [28] proposed a generalised
expression for the power required in tube spinning, by
assuming no build up of material, so that it is applicable
to both forward and backward tube spinning. In addition,
they assumed a constant friction factor between the roller
and material and also no diametral growth, as hard
materials were used.
Park et al. [37] adopted the upper bound stream function
method to calculate the total power consumption
required in deformation and the related tangential force.
Trapezoidal and spherical velocity fields using the
stream function are suggested and their results suggested
that the trapezoidal velocity field has a better correlation
to the experimental results.
Recently, Paunoiu et al. [38] developed a generalised
theoretical model using the upper bound method for
force calculation. In their method, the characteristic contact
zone, considering the deformation with flat roller
nose and, respectively, with roller nose radius, is divided
using different triangular velocity fields. In this way, the
number of velocity fields could be chosen in such a way
that the more accurate values of forces could be attained.
They proposed that the method could be extended by
considering more than one-stream line of velocity and
could be applied for analysing other manufacturing processes.
Based on their theoretical results, they concluded
that flat roller nose will produce higher force as compared
to roller with nose radius.
6.2.2. Effects of process variables
As discussed in section 6.1, the ratio of circumferential
to axial contact under the roller will influence the
plastic flow instability such as waviness or bulges (called
‘fish skins’) on the outer surface of the formed blank
[27]. From Fig. 28, it can be seen that by increasing the
attack angle, shown in Fig. 26, the ratio will increase
and because of interfacial friction, the higher the ratio,
the higher is the tendency for the material to flow in the
axial direction. Under this condition, the circularity of
the tube is well kept, whereas a small ratio leads to geometrical
inaccuracies [27,39].
On the other hand, very large circumferential to axial
contact ratio will cause the metal to flow at an angle
smaller than the attack angle, leading to wave like surface
and differences in thickness. Similarly, too large an
attack angle will increase the required power and
decrease the efficiency of the forming process. Therefore,
an optimum balance between the percentage
reduction and attack angle is necessary [27].
Using the basis of minimising the resultant spinning
force, Ma [40] concluded that the optimal angle of attack
decreases with increasing roller diameter and friction
factor, but increases with larger feed rate, reduction and
initial thickness of the tube wall.
Generally, in order to achieve suitable flow in flow
forming and achieve the desired surface finish, a
compromise has to be established between the feed rate,
thickness of blank and roller profile [39]. If too low a
feed rate is used for a particular blank thickness, the
material will tend to flow in the radial direction, increasing
the internal diameter of the blank. On the other hand,
when high feed rates are employed, defects such as nonuniform
thickness, reduction in diameter as well as a
Xu et al, กลไกการวิเคราะห์ความผิดปกติและ
ได้ข้อสรุปว่าสำหรับเงื่อนไขกระบวนการเดียวกันมี
ไม่มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดในอัตราความเครียดและความเครียดใน
ผิวระหว่างปั่นไปข้างหน้าและข้างหลังหลอด.
ในกรณีส่วนใหญ่ไหลขึ้นรูปจะดำเนินการโดย
การจ้างงานมากกว่าหนึ่งลูกกลิ้ง เครื่องจักรที่ทันสมัยมากที่สุดใน
การกำหนดค่าจ้างสามลูกกลิ้งส่วนใหญ่เพื่อให้เกิดความ
สมดุลที่ดีขึ้นของแรงสำหรับการไหลของการขึ้นรูปชิ้นส่วนความแม่นยำ.
ปกติสามลูกกลิ้งมีระยะห่าง circumferentially
ที่ 120 °กันให้กระจายโหลดสม่ำเสมอเพื่อ
ป้องกันไม่ให้แมนเดรจากการเบี่ยงเบนจาก ศูนย์
สาย นอกจากนี้ลูกกลิ้งสามารถชดเชยหรือถูกย้าย
[32,33] ที่ระยะทางโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแนวแกนรัศมีและ
ทิศทางที่จะปรับปรุงความถูกต้องมิติและพื้นผิว
เสร็จสิ้น.
6.2 พาวเวอร์, กองกำลังและตัวแปรกระบวนการ
มีเอกสารทางวิทยาศาสตร์หลายและบทความเกี่ยวกับการไหลมี
การจัดตั้ง / สร้างการไหลของท่อในเรื่องเกี่ยวกับการพัฒนา
วิธีการทางทฤษฎีสำหรับกองกำลังและอำนาจ
[28,34-38] นอกจากนี้นักวิจัยจำนวนมากได้รับการตรวจสอบ
ผลกระทบของตัวแปรกระบวนการที่แตกต่างกันเกี่ยวกับ
ส่วนประกอบของแรงพลังผิวและเครื่องจักรกล
คุณสมบัติ ลักษณะเหล่านี้ของการสืบสวนที่มีการ
อธิบายไว้ด้านล่าง.
6.2.1 พลังงานและกองกำลัง
ไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมานักวิจัยหลายแห่งมีการ
ดำเนินการวิเคราะห์ทางทฤษฎีของอำนาจและผลบังคับใช้ใน
การปั่นหลอด.
CC วงศ์ et al, / วารสารนานาชาติของเครื่องมือและผลิต 43 (2003) 1419-1435 1433
ในปี 1972 และ Misra โมฮัน [34] การพัฒนาทฤษฎี
การวิเคราะห์กลไกการไหลของท่อพลาสติกที่
เกี่ยวข้องกับการใช้การวิเคราะห์ตารางบรรทัดสำหรับแต่ละ
สภาพการทำงาน และคง สายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพ
และกองกำลังลูกกลิ้งจะถูกคำนวณแล้วใช้พลาสติก
เสียรูปการทำงานโดยสมมติว่าเส้นทางสายพันธุ์ในช่วง
การเปลี่ยนรูปเป็นเส้นตรงและส่วนประกอบความเครียดใน
สามทิศทางหลักสามารถประเมินได้จากจำนวน
การเคลื่อนที่หลังจากการเสียรูป พวกเขาได้รายงานว่า
ค่าของแกนรัศมีและแรงวงแสดงที่ดี
ข้อตกลงกับผลการทดลองในเชิงพาณิชย์สำหรับ
ทองแดงบริสุทธิ์.
ต่อมา Hayama และ Kudo [35] พยายามวิเคราะห์
เพื่อประเมินการทำงานกองกำลังขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางและความถูกต้อง
โดยใช้วิธีพลังงาน พวกเขาได้รายงานว่า
ข้อตกลงระหว่างการคำนวณและการทดลอง
ค่าเป็นสิ่งที่ดีในช่วงกว้างของเงื่อนไขเช่น
มุมของลูกกลิ้งอัตราการป้อนและการลดความหนา.
วัง et al, [36] นำรูปแบบสายพันธุ์ธรรมดาและ slipline
วิธีการที่จะแก้ปัญหาด้านกองกำลังที่เกี่ยวข้องในสาม
มิติการไหลของการขึ้นรูป พวกเขาได้รายงานว่าผล
มีความสัมพันธ์ที่ดีกับผู้ Hayama และ Kudo [35].
ในปี 1990 Singhal et al, [28] เสนอทั่วไป
การแสดงออกสำหรับการใช้พลังงานที่จำเป็นในการปั่นหลอดโดย
สมมติว่าไม่มีการสร้างขึ้นของวัสดุเพื่อที่จะมีผลบังคับใช้
กับทั้งการปั่นหลอดข้างหน้าและถอยหลัง นอกจากนี้
พวกเขาสันนิษฐานว่าเป็นปัจจัยแรงเสียดทานอย่างต่อเนื่องระหว่างลูกกลิ้ง
และวัสดุและยังไม่มีการเจริญเติบโต diametral เป็นยาก
วัสดุที่ถูกนำมาใช้.
สวน et al, [37] นำฟังก์ชั่นสตรีมบนปก
วิธีการคำนวณการใช้พลังงานทั้งหมด
ที่จำเป็นในการเปลี่ยนรูปแบบและแรงสัมผัสที่เกี่ยวข้อง.
สี่เหลี่ยมคางหมูและสาขาความเร็วทรงกลมโดยใช้
ฟังก์ชั่นสตรีมมีข้อเสนอแนะและผลของพวกเขาชี้ให้เห็น
ว่าสนามความเร็วสี่เหลี่ยมคางหมูมีความสัมพันธ์ที่ดีขึ้น
ไป ผลการทดลอง.
เมื่อเร็ว ๆ นี้ Paunoiu et al, [38] การพัฒนาทั่วไป
รูปแบบทางทฤษฎีโดยใช้วิธีการที่ถูกผูกไว้บนสำหรับ
การคำนวณแรง ในวิธีการของพวกเขาติดต่อลักษณะ
โซนพิจารณาความผิดปกติกับลูกกลิ้งแบน
จมูกและตามลำดับที่มีรัศมีจมูกลูกกลิ้งแบ่ง
ใช้เขตข้อมูลความเร็วที่แตกต่างกันเป็นรูปสามเหลี่ยม ด้วยวิธีนี้
จำนวนของเขตข้อมูลความเร็วอาจจะได้รับการแต่งตั้งในลักษณะดังกล่าว
ว่าค่าที่ถูกต้องมากขึ้นของกองกำลังอาจจะบรรลุ.
พวกเขาเสนอว่าวิธีการที่จะได้รับการขยายออกไปโดย
พิจารณามากกว่าหนึ่งบรรทัดกระแสของความเร็วและ
สามารถนำไปใช้สำหรับ การวิเคราะห์กระบวนการผลิตอื่น ๆ .
พิจารณาจากผลการทฤษฎีของพวกเขาได้ข้อสรุป
ว่าลูกกลิ้งจมูกแบนจะผลิตแรงที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับ
ลูกกลิ้งที่มีรัศมีจมูก.
6.2.2 ผลของตัวแปรกระบวนการ
ตามที่กล่าวไว้ในส่วน 6.1 อัตราส่วนของเส้นรอบวง
ที่จะติดต่อแกนภายใต้ลูกกลิ้งจะมีผลต่อ
ความไม่แน่นอนของการไหลของพลาสติกเช่น waviness หรือนูน (เรียกว่า
'กินปลา) บนพื้นผิวด้านนอกของว่างเปล่าที่เกิดขึ้น
[27] จากรูป 28 ก็จะเห็นได้ว่าโดยการเพิ่ม
มุมโจมตีที่แสดงในรูป 26 อัตราจะเพิ่มขึ้น
และเนื่องจากแรงเสียดทานสัมผัสที่สูงกว่าอัตราส่วน
ที่สูงกว่าแนวโน้มสำหรับวัสดุที่จะไหลใน
แนวแกน ภายใต้เงื่อนไขนี้วัฏจักรของ
ท่อจะถูกเก็บไว้อย่างดีในขณะที่อัตราส่วนขนาดเล็กนำไปสู่ทางเรขาคณิต
ไม่ถูกต้อง [27,39].
ในมืออื่น ๆ ที่มีขนาดใหญ่มากที่จะเส้นรอบวงแกน
อัตราส่วนการติดต่อจะทำให้โลหะที่จะไหลที่มุม
มีขนาดเล็กกว่า มุมการโจมตีที่นำไปสู่คลื่นเช่นพื้นผิว
และความแตกต่างในความหนา ในทำนองเดียวกันมีขนาดใหญ่เกินไป
มุมการโจมตีจะเพิ่มพลังงานที่จำเป็นและ
ลดประสิทธิภาพของกระบวนการขึ้นรูป ดังนั้นจึง
มีความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างร้อยละ
ลดลงและมุมการโจมตีเป็นสิ่งที่จำเป็น [27].
โดยใช้พื้นฐานของการลดการปั่นผล
บังคับ Ma [40] สรุปว่ามุมที่ดีที่สุดของการโจมตี
ลดลงมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางลูกกลิ้งที่เพิ่มขึ้นและแรงเสียดทาน
ปัจจัย แต่จะเพิ่มขึ้น ที่มีอัตราการป้อนขนาดใหญ่ลดลงและ
ความหนาเริ่มต้นของผนังหลอด.
โดยทั่วไปเพื่อให้บรรลุการไหลที่เหมาะสมในการไหล
ขึ้นรูปและบรรลุพื้นผิวที่ต้องการ
การประนีประนอมจะต้องมีการสร้างขึ้นระหว่างอัตราการป้อน,
ความหนาของว่างและรายละเอียดลูกกลิ้ง [ 39] ถ้าต่ำเกินไป
อัตราการป้อนจะใช้สำหรับความหนาที่ว่างเปล่าโดยเฉพาะ
วัสดุที่จะมีแนวโน้มที่จะไหลไปในทิศทางรัศมีเพิ่มขึ้น
ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายในของว่างเปล่า ในขณะที่คนอื่น ๆ
เมื่ออัตราการป้อนสูงเป็นลูกจ้างข้อบกพร่องเช่นไม่สม่ำเสมอ
ความหนาลดลงในเส้นผ่าศูนย์กลางเช่นเดียวกับ
การแปล กรุณารอสักครู่..
Xu et al . วิเคราะห์การเสียรูปและกลไก
สรุปได้ว่า สำหรับเงื่อนไขของกระบวนการเดียวกันมีความแตกต่าง
ไม่ชัดในความเครียดและอัตราความเครียดบน
ผิวระหว่างไปข้างหน้าและข้างหลังหลอดปั่น .
ในกรณีส่วนใหญ่การสร้างจะดําเนินการโดย
พนักงานกว่าหนึ่งม้วน เครื่องจักรที่ทันสมัยที่สุด
จ้างสามลูกกลิ้งปรับแต่งส่วนใหญ่เพื่อให้บรรลุ
สมดุลที่ดีของโหลดเป็นชิ้นส่วนความแม่นยำไหล .
โดยปกติ สามลูกกลิ้งมีระยะห่าง circumferentially
ที่ 120 องศากันให้กระจายสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันไม่ให้งูสายน้ำผึ้งจาก
เบี่ยงเบนจากศูนย์บริการสาย นอกจากนี้ ลูกกลิ้งสามารถชดเชยหรือโงนเงน
[ ] 32,33 เฉพาะระยะในแนวแกนและเรเดียล
ทิศทางเพื่อปรับปรุงความถูกต้องและพื้นผิว
มิติจบ .
6.2 . อำนาจบังคับกระบวนการและตัวแปร
มีเอกสารทางวิทยาศาสตร์หลายบทความและการจัดรูปแบบ / ขึ้นรูปท่อไหล
เกี่ยวกับการพัฒนาของวิธีการเชิงทฤษฎีสำหรับกองกำลังและอำนาจ 28,34 –
[ 38 ] นอกจากนี้ นักวิจัยหลายคนได้ศึกษาผลของตัวแปรกระบวนการ
องค์ประกอบที่แตกต่างกันของแรง , พลังงานพื้นผิวและสมบัติเชิงกล
เหล่านี้ในลักษณะของการสอบสวน
6.2.1 อธิบายไว้ด้านล่าง . . อำนาจและกองกำลัง
สำหรับไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมานักวิจัยได้ทำการวิเคราะห์หลาย
ทฤษฎีของอำนาจ และพลังในหลอดปั่น
.
ซี. วอง et al . วารสารนานาชาติของเครื่องมือ&ผลิต 43 เครื่อง ( 2003 ) ) –ผู้ 1433
ในปี 1972 , Mohan มิสรา [ 34 ] และพัฒนาทฤษฎี
การวิเคราะห์การไหลของพลาสติกกลไกที่เกี่ยวข้องกับการใช้หลอด
การวิเคราะห์เส้นตารางสำหรับแต่ละบุคคล
สภาพการทำงานและคงที่
สายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพและลูกกลิ้งบังคับแล้วคำนวณโดยใช้พลาสติก
งานเสียรูป โดยสมมติว่าเมื่อย เส้นทางระหว่าง
เสียรูปเป็นเส้นตรงและสายพันธุ์ส่วนประกอบใน 3 เส้นทางหลัก
สามารถประเมินได้จากทั้งหมดแทนที่หลังจากการเสียรูป พวกเขารายงานว่า
ค่าแกนแสดงดี
ข้อตกลงกับผลการทดลองสำหรับในเชิงพาณิชย์
ทองแดงบริสุทธิ์รัศมีและแนวแรง
ทีหลัง ฮายามะกับคุโด้ [ 3 ] พยายามวิเคราะห์
ประมาณแรงทำงานและเส้นผ่าศูนย์กลางความถูกต้อง
โดยใช้วิธีพลังงาน พวกเขารายงานว่าข้อตกลงระหว่างค่า
และทดลองค่านิยมที่ดีกว่าช่วงกว้างของเงื่อนไขเช่น
มุมของลูกกลิ้ง , อัตราการป้อนและการลดความหนา
Wang et al . [ 36 ] เลี้ยงแบบสายพันธุ์ธรรมดาและ slipline
สนามวิธีการแก้ปัญหาสำหรับกองกำลังที่เกี่ยวข้องใน 3
การไหลมิติสร้าง พวกเขารายงานว่ามีความสัมพันธ์กับผล
ของฮายามะ และคุโด้ [ 35 ] .
ในปี 1990 Singhal et al . [ 28 ] เสนอสรุป
การแสดงออกสำหรับพลังงานที่จำเป็นในหลอดปั่นโดย
สมมติว่าไม่สร้างขึ้นจากวัสดุ เพื่อให้มันสามารถใช้ได้
ทั้งสองไปข้างหน้าและข้างหลังหลอดปั่น นอกจากนี้
พวกเขาถือว่าปัจจัยแรงเสียดทานคงที่ระหว่างลูกกลิ้ง
และวัสดุและยังไม่มี diametral การเจริญเติบโต เป็นวัสดุแข็ง
ใช้สวนสาธารณะ et al . [ 37 ] บุญธรรมบนผูกพันแบบฟังก์ชัน
วิธีการคำนวณการใช้พลังงานที่จำเป็นในการรวม
และที่เกี่ยวข้องกับแนวแรง และความเร็วข้อมูลทรงกลม
สี่เหลี่ยมคางหมูโดยใช้
กระแสการทำงานมีข้อเสนอแนะและผลของพวกเขาแนะนำ
ที่สนามความเร็วสี่เหลี่ยมคางหมูมีความสัมพันธ์กับผลการทดลองกว่า
.
เมื่อเร็วๆ นี้ paunoiu et al . [ 38 ] พัฒนาสรุป
แบบจำลองทางทฤษฎีที่ใช้ขอบเขตบนวิธีการ
การคำนวณแรง ในวิธีการของพวกเขา เขตติดต่อ
ลักษณะพิจารณารูปจมูกลูกกลิ้ง
และแบนตามลำดับ รัศมีจมูกลูกกลิ้ง แบ่งเป็นเขตต่าง ๆใช้ความเร็ว
รูปสามเหลี่ยม ในวิธีนี้ ,
หมายเลขของเขตข้อมูลความเร็วอาจจะเลือกแบบนี้
สิ่งที่มีค่ายิ่งของทหารไม่สามารถบรรลุ .
พวกเขาเสนอว่าวิธีการจะถูกขยายโดย
พิจารณามากกว่าหนึ่งกระแสสายความเร็วและสามารถใช้ค่า
กระบวนการผลิตอื่น ๆ ตามทฤษฎี ผลลัพธ์ที่พวกเขาสรุป
จมูกลูกกลิ้งแบนจะผลิตพลังที่สูงเมื่อเทียบ
กับลูกกลิ้ง กับรัศมีจมูก .
6.2.2 .ผลของตัวแปรกระบวนการ
ตามที่กล่าวไว้ในมาตรา 6.1 , อัตราส่วนของเส้นรอบวง
ติดต่อแกนภายใต้ลูกกลิ้งจะมีอิทธิพลต่อ
ความไม่แน่นอนไหลพลาสติกเช่นอยู่แล้วหรือ bulges ( เรียกว่า
' สกิน 'fish ) บนพื้นผิวด้านนอกของรูปแบบเปล่า
[ 27 ] จาก 28 รูป จะพบว่าโดยการเพิ่ม
โจมตีมุมแสดงใน 26 รูป อัตราส่วนจะเพิ่ม
และเนื่องจากแรงเสียดทานระหว่าง สูงกว่าอัตราส่วน
สูงเป็นแนวโน้มสำหรับวัสดุไหลใน
แนว . ภายใต้เงื่อนไขนี้ circularity ของ
หลอดจะเก็บไว้อย่างดี ในขณะที่อัตราส่วนขนาดเล็กนำไปสู่ความไม่ถูกต้อง 27,39 เรขาคณิต
[ ]
บนมืออื่น ๆที่มีขนาดใหญ่มาก เส้นรอบวงเท่ากับติดต่อแกน
จะทำให้โลหะไหลที่มุม
ขนาดเล็กกว่าการโจมตีมุม ทำให้เกิดคลื่นเหมือนพื้นผิว
และความแตกต่างในความหนา ในทำนองเดียวกันที่มีขนาดใหญ่เกินไป
โจมตีมุมจะเพิ่มต้องใช้พลังงานและ
ลดประสิทธิภาพของกระบวนการขึ้นรูป ดังนั้น การสมดุลที่เหมาะสมระหว่างค่า
ลดโจมตีมุมจำเป็น [ 27 ] .
โดยใช้พื้นฐานของการลดแรงปั่น
ซึ่งมา [ 40 ] สรุปที่เหมาะสมมุมลดโจมตี
เพิ่มเส้นผ่าศูนย์กลางลูกกลิ้งและตัวประกอบความเสียดทาน
, แต่เพิ่มขึ้นตามอัตราการป้อนขนาดใหญ่ ลดความหนาของผนังท่อเบื้องต้น
.
โดยทั่วไปเพื่อให้บรรลุการไหลที่เหมาะสมในการขึ้นรูปและการไหล
บรรลุผลที่ต้องการขัดผิว ,
ประนีประนอมได้ถูกสร้างขึ้นระหว่างอัตราการป้อน
ความหนาของว่างและลูกกลิ้งโปรไฟล์ [ 39 ] ถ้าต่ำเกินไป
อัตราป้อน ใช้ เฉพาะ เปล่าหนา
วัสดุมีแนวโน้มที่จะไหลตามแนวรัศมี เพิ่ม
เส้นผ่าศูนย์กลางภายในของว่างเปล่า บนมืออื่น ๆ ,
เมื่ออัตราป้อนสูง มีการจ้างงาน ข้อบกพร่อง เช่น ความหนาสม่ำเสมอ
, ลดขนาดรวมทั้ง
การแปล กรุณารอสักครู่..