Ved stempling af metalplader er trækperler et nøgleelement i at kontrollere tilstrømningen af metalplader for at danne store paneler. De fleste undersøgelser har fokuseret på et enkelt-perledesign, som giver begrænset binding;kun nogle få undersøgelser har dækket flere pull-beads eller andre geometrier." Drawing Weld Bead Constraints in Sheet Metal Drawing Operations," en artikel om enkelt-perle-design offentliggjort nov/dec. STAMPING Journal 2020, forklarer, at bindingen kan øges til nogle udstrækning ved at øge indtrængningsdybden af hanperlen og gøre perlens radius mere spids.
Den skarpere radius øger deformationen af metalpladen, når den bøjes/udretter sig med hvert trin, mens den flyder gennem trækvulsten. For materialer med begrænset duktilitet, såsom aluminiumslegeringer og avanceret højstyrkestål, minimerer deformationsniveauet pr. ikke-bøjningscyklus ved at bruge større svejsestrengsradier kan hjælpe med at forhindre, at metalplader revner. I stedet for at gøre disse radier skarpere, kan begrænsningen øges ved at øge antallet af bøjnings-/udretningstrin (se figur 1).
Formålet med denne undersøgelse var at introducere et hybridt enkelt-perle/dobbelt-perle-design og analysere ydeevnen af denne konfiguration i forhold til dens opnåelige bindingskraft. Det foreslåede design med dobbelt perle har tre yderligere sekvenser af bøjning og udretning og mere friktion end en enkelt justerbar vulst. Dette resulterer i en højere bindekraft for den samme perlegennemtrængning eller evnen til at reducere perlegennemtrængning for at minimere arkdeformation.
Aluminium AA6014-T4 prøver blev testet for at bestemme, hvordan den midterste perlegennemtrængning og mellemrummet mellem klæbemidlet påvirker bindingskraften. Testprøverne, der blev brugt til denne undersøgelse, var 51 ± 0,3 mm brede, 600 mm lange og 0,902 ± 0,003 mm tykke. Rengør og smør pladeprøver og skær korrekt med 61AUS slibeolie. Trækkugleindsatser er bearbejdet af D2 værktøjsstål og varmebehandlet til HRC 62.
Figur 2 viser komponenterne i den justerbare dobbeltvulst, der blev brugt i denne undersøgelse. Den samme trækperlesimulator og hydrauliske cylindersystem blev brugt i undersøgelsen diskuteret i den forrige artikel, som præsenterer systemdesignet mere detaljeret. Hele trækperlesimulatorenheden er monteret på et stålbord inden for rammen af Instron trækprøvemaskinen, og de justerbare dobbeltperleindsatser er monteret i trækperlesimulatoren.
Under forsøget blev der påført en konstant klemkraft på 34,2 kN for at holde mellemrummet mellem den øvre og nedre del af trækvulsten ensartet, når pladen blev trukket over trækvulsten. Mellemrummet mellem den øvre og nedre del af trækvulsten er altid større end tykkelsen af arket, og justeres med et mellemlægssæt.
Testproceduren svarer til den, der blev brugt i den monotunable perletest beskrevet i den foregående artikel. Brug en kalibreret afstandsholder til at skabe det ønskede mellemrum mellem knivene, og brug en følemåler til at verificere spaltens nøjagtighed. Den øvre klemme af trækstyrken testapparat klemmer den øverste ende af arket, mens den nederste ende af strimlen klemmes mellem indsatserne.
Numeriske modeller af trækkugleeksperimenter blev udviklet ved hjælp af Autoform-software. Programmet bruger en implicit integrationsmetode til at simulere formningsoperationer, hvilket muliggør nem ændring af simuleringsmodellen uden at påvirke beregningstiden væsentligt. Denne procedure forenkler formforsøg og viser god korrelation med eksperimentelle resultater.Detaljer af den numeriske model er angivet i den foregående artikel.
Eksperimenter blev udført for at bestemme virkningen af centerperlegennemtrængning på trækperlesystemets ydeevne. Testet med 6 mm, 10 mm, 13 mm centerpassage og ingen centerpassage, mens afstanden mellem indsatsen og lægten blev holdt på 10 % af testprøvetykkelsen. Der blev udført tre tests for hver geometrisk konfiguration for at sikre ensartede resultater.
Figur 3 viser repeterbarheden af de eksperimentelle resultater for 6 mm perlepenetration i tre prøver med en gennemsnitlig standardafvigelse på 0,33 % (20 N).
Figur 1. I et hybridt pull-perledesign giver den justerbare penetration af perlen større tilbageholdenhed. Når perlen trækkes tilbage, omdanner denne pull-perle til en traditionel enkelt-perle-konfiguration.
Figur 4 sammenligner de eksperimentelle resultater (ingen centerperle og 6, 10 og 13 mm penetration) med simuleringsresultaterne. Hver forsøgskurve repræsenterer middelværdien af tre eksperimenter. Det kan ses, at der er en god sammenhæng mellem test- og simuleringsresultaterne med en gennemsnitlig forskel i resultaterne på ca. ±1,8%. Testresultaterne viser tydeligt, at stigende perlegennemtrængning fører til en stigning i bindekraften.
Derudover blev virkningen af mellemrummet på fastholdelseskraften analyseret for dobbeltvulstkonfigurationen af aluminium AA6014-T4 med en centervulsthøjde på 6 mm. Dette sæt eksperimenter blev udført for mellemrum på 5 %, 10 %, 15 % og 20 % af prøvetykkelsen. Der opretholdes et mellemrum mellem indsatsens flange og prøven. Forsøgs- og simuleringsresultaterne i fig. 5 viser den samme tendens: forøgelse af mellemrummet kan føre til en betydelig reduktion af trækkugletilbageholdelsen.
Friktionskoefficienten på 0,14 blev valgt ved omvendt konstruktion. En numerisk model af trækvulstesystemet blev derefter brugt til at forstå virkningen af mellemrummet mellem pladen og flangen for 10 %, 15 % og 20 % metalpladetykkelsesgab. For en 5 % gap, forskellen mellem de simulerede og eksperimentelle resultater er 10,5 %;for større mellemrum er forskellen mindre. Samlet set kan denne uoverensstemmelse mellem simulering og eksperiment tilskrives gennemtykkelsesforskydningsdeformation, som muligvis ikke fanges af den numeriske model i skalformuleringen.
Effekten af et mellemrum uden en central vulst (en bred perle) på bindingen blev også undersøgt. Dette sæt eksperimenter blev også udført for mellemrum på 5 %, 10 %, 15 % og 20 % af arktykkelsen. Figur 6 sammenligner eksperimentelle og simuleringsresultater, der viser god korrelation.
Denne undersøgelse viste, at indførelsen af en midtervulst var i stand til at ændre bindingskraften med en faktor på mere end 2. For aluminium AA6014-T4 barren blev der observeret en tendens til at mindske tilbageholdelseskraften, når flangespalten blev åbnet. udviklet numerisk model af metalpladestrømning mellem trækkugleoverflader viser en overordnet god korrelation med de eksperimentelle resultater og kan helt sikkert gøre prøveprocessen nemmere.
Forfatterne vil gerne takke Dr. Dajun Zhou fra Stellantis for hans værdifulde råd og nyttige diskussion af projektets resultater.
STAMPING Journal er det eneste branchetidsskrift, der er dedikeret til at opfylde behovene på metalstemplingsmarkedet. Siden 1989 har publikationen dækket banebrydende teknologier, branchetrends, bedste praksis og nyheder for at hjælpe stemplingsprofessionelle med at drive deres forretning mere effektivt.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af FABRICATOR, nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Den digitale udgave af The Tube & Pipe Journal er nu fuldt tilgængelig og giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Nyd fuld adgang til den digitale udgave af STAMPING Journal, som giver de seneste teknologiske fremskridt, bedste praksis og industrinyheder til metalstemplingsmarkedet.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af The Fabricator en Español, nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Indlægstid: 23. maj 2022