شبیه‌سازی عددی و ساخت بافل پره ثابت توربین گاز به روش هیدروفرمینگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، واحد تحقیق و توسعه، شرکت مهندسی موادکاران،گروه مپنا، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر، فرایند هیدروفرمینگ برای ساخت قطعات پیچیده از قبیل محفظه احتراق و بافل پره ثابت توربین گاز که فرایند شکل‌دهی مواد به‌خصوص ورق‌های سوپرآلیاژ در آن‌ها نقش کلیدی دارد، مورد توجه صنایع نیروگاهی قرار گرفته است. همچنین این فرایند به‌عنوان یک فرایند تکمیلی و سایزینگ در انتهای فرایندهای ساخت جهت افزایش دقت ابعادی مجموعه مونتاژ شده نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش، به بررسی فرایند هیدروفرمینگ لوله از جنس فولاد زنگ‌نزن AISI304 جهت ساخت بافل پره ثابت توربین گاز پرداخته شده است. پیش از انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و برای ارزیابی دقیق‌تر، فرایند هیدروفرمینگ لوله در سه مرحله پیش‌فرم لوله، عملیات حرارتی لوله پیش‌فرم شده و در نهایت انجام فرایند هیدروفرمینگ در قالب نهایی شبیه‌سازی گردید و در این راستا یک مدل عددی شبیه‌سازی اجزا محدود در محیط کد تجاری آباکوس توسعه داده شد. در ادامه نتایج شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و مطابقت خوبی بین آن‌ها مشاهده گردید. همچنین بهترین حالت تغییر فرم جهت دست‌یابی به فرم نهایی بافل، انجام هیدروفرمینگ لوله پیش‌فرم آنیل شده در فشار روغن 100 بار به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical simulation and of gas turbine nozzle baffle manufacturing by hydroforming method

نویسندگان [English]

  • Pouria Raissi 1
  • Ali Mohammad Kolagar 1
  • Mohammad Cheraghzadeh 1
  • Mohammad Javad Mirnia 2
1 Research and development Department, MavadKaran Engineering Company, Mapna Group, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Babol Noshiravani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

In recent years, the hydroforming process for manufacturing complex parts such as combustion chamber and gas turbine nozzle baffle, in which the forming process of materials, especially super alloy sheets, has a key role, has attracted the attention of power plant industries. Also, this process is used as a supplementary and sizing process at the end of the manufacturing process to increase the dimensional accuracy of the assembled component. In this research, the hydroforming process of AISI304 stainless steel tube for manufacturing of gas turbine nozzle baffle has been investigated. Before conducting the experimental tests and for a more accurate evaluation, the hydroforming process of the pipe was simulated in three stages: pre-forming the pipe, heat treatment of the pre-formed pipe and finally performing the hydroforming process in the final form, and in this regard, a numerical model was created. Finite element simulation was developed in Abaqus commercial code environment. In the following, the simulation results were compared with the laboratory results and a good agreement was observed between them. Also, the best form change mode to achieve the final form of the baffle is hydroforming the annealed preform tube at 100 bar oil pressure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydroforming
  • Numerical Simulation
  • AISI304
  • Turbine Nozzle Baffle

مراجع

[1] S. Yuan, X. Wang, G. Liu, Z. R. Wang, Control and use of wrinkles in tube hydroforming, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 182, pp. 6-11, 2007. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.06.007
[2] C. Nikhare, M. Weiss, P. D. Hodgson, FEA comparison of high and low pressure tube hydroforming of TRIP steel, Computational Materials Science, Vol. 47, pp. 146-152, 2009. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2009.06.024
[3] S. J. Yuan, C. Han, X. S. Wang, Hydroforming of automotive structural components with rectangular-sections, International Journal of Machine Tools & Manufacture, No. 46, pp. 1201-1206, 2006. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2006.01.038
[4] M. Loh-Mousavi, K. Mori, K. Hayashi, M. Bakhshi-Jooybari, Improvement of filling of die corners in box-shaped tube hydroforming by control of wrinkling, Key Engineering Materials, Vol. 344, pp. 461-467, 2007. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.344.461
[5] ASTM Standard E8M, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2011.
[6] ASTM Standard E517, Standard Test Methods for Plastic Strain Ratio r for Sheet Metal, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2000.
[7] S. Bagherzadeh, M. J. Mirnia, B. Mollaei Dariani, Numerical and experimental investigations of hydro-mechanical deep drawing process of laminated aluminum/steel sheets, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 18, pp. 131-140, 2015. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.03.004
[8] M. H. Asadian-Ardakani, M. R. Morovvati, M. J. Mirnia, B. Mollaei Dariani, Theoretical and experimental investigation of deep drawing of tailor-welded IF steel blanks with non-uniform blank holder forces, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 231, no. 2, pp. 286-300, 2017. https://doi.org/10.1177/095440541557755
[9] A. Safari, Friction in tube hydro forming processes, B.S project, University of Tehran, 2005. (in Persian)

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار