مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی مقاومت الکتریکی و تحلیل حرارتی شکل‌دهی دورانی گرم تیتانیوم به روش مقاومتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محسن غفاری 1
مجید الیاسی 2
محمدجواد میرنیا 2
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
10.22034/ijme.2024.411268.1814
چکیده
در این مقاله با معرفی شکل­‌دهی دورانی گرم به روش مقاومتی، انتقال حرارت بین اجزای مختلف مدار در حین فرایند بررسی شده است. برای این منظور، ابتدا تجهیزات مورد نیاز جهت اعمال گرمایش مقاومتی به ورق و نیز پیکربندی دستگاه معرفی و تشریح شده که در نتیجه‌­ی آن، همزمان با اعمال گرمایش مقاومتی و نیروی مکانیکی از سوی ابزار غلتکی، ورق تیتانیوم خالص تجاری به صورت مخروط ناقص تحت فرایند شکل‌­دهی دورانی گرم مقاومتی شکل داده شده است. سپس، با بررسی و اندازه‌­گیری مقاومت الکتریکی اجزای مدار، روند تولید و انتقال گرما در بین آن‌ها تحلیل شده و در نتیجه مقدار گرمای خالص تولید شده در ورق که باعث افزایش دما و ورود به محدوده تبلور مجدد می­‌شود تخمین زده شده است. برای اندازه‌­گیری مقاومت الکتریکی که عامل اصلی تولید انرژی گرمایی است، مقاومت الکتریکی اجزای مدار بر اساس هندسه و مشخصات فیزیکی آن‌ها و در شرایطی مشابه حالت شکل‌­دهی، بررسی و محاسبه شد. همچنین تحلیل دقیق انتقال حرارت بین اجزای مدار با توجه به ماهیت فرآیند بسیار پیچیده بوده اما با ساده­‌سازی و صرف‌نظر از برخی عوامل­، دمای منطقه شکل‌­دهی و مدت زمان رسیدن به آن با دقت قابل قبولی تخمین زده شد. نتایج بدست آمده از تحلیل­‌های ریاضی که با انجام آزمون­‌های تجربی نیز اعتبارسنجی شده و در دو حالت گذرا و پایدار بررسی شده، بیان‌گر این بوده که نرخ انتقال حرارت به اطراف از طریق تشعشع تا قبل از رسیدن به حالت پایدار، یعنی محدوده‌‌‌ی دمای بیشینه­‌ی اجزا و نیز نرخ انتقال حرارت جابجایی برای قطعات غیردوار، کم و قابل اغماض است.
کلیدواژه‌ها
شکل‌دهی دورانی گرم مقاومتی
انتقال حرارت رسانایی
جابجایی
تشعشع

عنوان مقاله English

Thermal analysis of hot spinning of commercially pure titanium by resistance heating

نویسندگان English

Mohsen Ghafari 1
Majid Elyasi 2
Mohammad Javad Mirnia 2
1 PhD Student, Mechanical Engineering Department, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Associate Professor, Mechanical Engineering Department, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده English

In this paper, introducing Electrical Resistance Hot Spinning (ERHS), heat transfer between the component of circuit is investigated. To this aim, at first the equipment and configuration of the process are described by which mechanical force of roller toll and resistance heating simultaneously deformed pure titanium blank to a conical shape in spinning process. Then by study in electrical resistance of the component and heat transfer between them, the amount of heat generated in blank which raises its temperature to recrystallization is estimated and achieved. For measuring the electrical resistance of the components this parameter calculated by geometrical and physical characters of each component. Furthermore, investigation of heat transfer between them and to environment because of the spinning of blank and moving the roller tool simultaneously is too complicated, but neglecting some of nonsignificant parameters this aim was achievable and the highest temperature of the blank the time needed was estimable. The results of the study which investigated in transient and steady state and verified by experimental examination showed that radiation in transient and convection for unrotated parts are neglectable.

کلیدواژه‌ها English

Electrical Resistance Hot Spinning
Heat Transformation Conduction
Convection
Radiation
[1]  Elyasi M, Ghafari M, Bakhshi-Jooybari M. The effects of shape and tool material on aluminum sheet spinning. Key Engineering Materials. 2014;611:1116-23. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.611-612.1116
[2]  M. Elyasi, M. Roein, M.J. Mirnia, Analysis of micro-tube bending using dimensionless bending Index, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering.  2023 October 6;1:1-28. doi: 10.1007/s40997-023-00714-1
[3] Elyasi M, Paluch M, Hosseinzadeh M. Predicting the bending limit of AA8112 tubes using necking criterion in manufacturing of bent tubes. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017 February;88,3307–18. doi: 10.1007/s00170-016-9042-1
[4] Zardoshtian A, Sabet H, Elyasi M. Improvement of the rotary draw bending process in rectangular tubes by using internal fluid pressure. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018;95:697-705. doi: 10.1007/s00170-017-1255-4
[5]  Roein M, Elyasi M, Mirnia MJ. Introduction of a new method for bending of AISI 304L stainless steel micro-tubes with micro-wire mandrel. Journal of Manufacturing Processes. 2021;66:27-38. doi: 10.1016/j.jmapro.2021.03.064
[6] Roein M, Elyasi M, Mirnia MJ. Development of bending of AISI 304L micro-tubes with micro-wire mandrel and investigation of its effective parameters. Journal of Manufacturing Processes. 2021;64:723-38. doi: 10.1016/j.jmapro.2021.02.029
[7] Elyasi M, Daeizadeh V. Effect of shape of workpiece on forming force in fine blanking process. Materials Research Innovations. 2011;15:s386-9. doi: 10.1179/143307511X12858957675075
[8] Elyasi M, Bakhshi-Jooybari M, Gorji A, Hosseinipour SJ, Nourouzi S. New die design for improvement of die corner filling in hydroforming of cylindrical stepped tubes. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2009;223:821-7. doi: 10.1243/09544054JEM1344
[9]  Darzi Sh, Mirnia MJ, Elyasi M. Single-point incremental forming of AA6061 aluminum alloy at elevated temperatures. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021;116:1023-39. doi: 10.1007/s00170-021-07494-5
[10] Nourmohammadi AA, Elyasi M, Mirnia MJ. Flexibility improvement in two-point incremental forming by implementing multi-point die. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019;102:2933-52. doi: 10.1007/s00170-019-03307-y
[11] Elyasi M, Bakhshi-Jooybari M, Gorji AH. A new die design for the hydroforming of stepped tubes, international journal of material forming. 2010 March;3:71-5. doi: 10.1007/s12289-009-0419-7
[12] Elyasi M. An Investigation on the Parametric Analysis of V-ring Indenter Mechanism in Fine-blanking Process. International Journal of Mechanics and Applications. 2013;3(4):76-80. doi: 10.5923/j.mechanics.20130304.03
[13] Modanloo V, Alimirzaloo V, Elyasi M. Manufacturing of titanium bipolar plates using warm stamping process. Arabian Journal for Science and Engineering. 2020 February;45:9661-7. doi: 10.1007/s13369-020-04870-3
[14] Modanloo V, Alimirzaloo V, Elyasi M. Optimal design of stamping process for fabrication of titanium bipolar plates using the integration of finite element and response surface methods. Arabian Journal for Science and Engineering. 2020 February;45:1097-107. doi: 10.1007/s13369-019-04232-8