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Tube Hydroforming: System Analysis and Process Design

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Part I, Chapter 1 Introduction 1.1. A brief history of the hydroforming technology Increasing use of hydroforming in automotive applications requires intensive research and development on all aspects of this relatively new technology to satisfy an ever-increasing demand by the industry. Tube Hydroforming (THF) has been called with many other names depending on the time and country it was used and investigated. Bulge forming of tubes (BFTs) and liquid bulge forming (LBF) were two earlier terms, for instance. Hydraulic (or hydrostatic) pressure forming (HPF) was another form of name used for a while by some investigators. Internal high pressure forming (IHPF) has been mostly used within German manufacturers and researchers. Throughout this paper, the acronym THF will be used to describe the metal forming process whereby tubes are formed into complex shapes with a die cavity using internal pressure (which is usually obtained by pressurizing water trough an intensifier) and axial compressive forces simultaneously. Even though THF process has been in practical industrial use only more than a decade, development of the techniques and establishment of the theoretical background goes back to 1940s [Grey et al., ‘39]. In 1960s, experimental and theoretical investigations on instability of thin-walled cylinders were performed by many researchers at different countries. Fundamental investigations on thin- and thick-walled cylinders helped theoretical improvements in LBF operations [Mellor, 1960]. Use of hydrostatic pressure in metal forming processes, in particular, for bulging of tubular parts was first reported in the late 1960s [Fuchs, 1966], [Ogura et al., 1968]. In 1970s, research on different aspects of bulge forming continued both experimentally and theoretically by various authors. New shapes, materials, different tooling configurations and new machine concepts were introduced, whereas the fundamentals remained the same. For instance, instead of polyurethane, rubber and elastomer were used to provide internal pressure [Al-Qureshi, 1970]. Starting from 1980s, researchers in Japan concentrated on determining the material properties and their effects on tube bulging operations [Manabe, 1983], while several theoretical models for the study of the process and appeared [Hashmi et al., 1985]. In the late eighties, the process started to spread industrially, especially in Germany, and a lot of work was conducted, based on the previous theoretical studies, along with real and new industrial applications of this technology [Dohmann et al., 1991]. In the early 1990s, researchers started utilizing the capabilities of continuously developing FEA and computer controls in their experimental and analytical works [Bohm, 1993]. In the late 1990s most of the research work has been addressed towards the selection and control of the process parameters and the investigation of several possible part types, with a heavy use of FEA [Altan, Koc et al., 1999]. Use of FEA for THF process simulations is now a standard development tool. Application of current commercial FEA software, such as LS-DYNA, PAM-STAMP, ABAQUS, MARC, AUTO-FORM, DEFORM, etc., for stamping and forging processes into THF was performed and presented successfully. Consequent and seamless simulation of bending, pre-forming and hydroforming, and sometimes annealing, results in accurate predictions in terms of producibility, formability and thinning of the desired part as well as points out necessary changes in tool
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Tube Hydroforming: System Analysis and Process Design

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Informazioni tesi

  Autore: Matteo Strano
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Tecnologie e Sistemi di Lavorazione
Anno: 2002
Docente/Relatore: Quirico Semeraro
Istituito da: Politecnico di Milano
Dipartimento: DIP. DI MECCANICA
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 138

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Parole chiave

fem
hydroforming
simulation
material
optimization
tubes
molding

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