Kod utiskivanja lima, izvlačne kuglice su ključni element u kontroli dotoka metalnog lima u obliku velikih ploča. Većina studija usredotočena je na dizajn s jednom kuglicom, koja omogućuje ograničeno vezivanje;samo je nekoliko studija pokrilo višestruke zrnca za povlačenje ili druge geometrije. "Ograničenja izvlačenja zavara u operacijama crtanja metalnog lima", članak o dizajnu s jednim zrnom objavljen studeni/prosinac STAMPING Journal 2020., objašnjava da se vezivanje može povećati na neke povećavajući dubinu prodiranja muškog zrna i čineći radijus zrna šiljatijim.
Oštriji radijus povećava deformaciju metalnog lima dok se savija/ispravlja sa svakim korakom, dok teče kroz vučno zrno. Za materijale s ograničenom duktilnošću, kao što su aluminijske legure i napredni čelici visoke čvrstoće, smanjenje razine deformacije po savijanju/ ciklus bez savijanja upotrebom većih polumjera zavarenog spoja može spriječiti pucanje metalnog lima. Umjesto da ove radijuse učini oštrijima, ograničenje se može povećati povećanjem broja koraka savijanja/ispravljanja (vidi sliku 1).
Svrha ove studije bila je uvesti hibridni dizajn s jednom zrnom/dvostrukom zrnom i analizirati izvedbu ove konfiguracije u smislu njezine dostižne sile vezivanja. Predloženi dizajn s dvostrukom zrnom ima tri dodatna slijeda savijanja i ispravljanja i više trenja nego jedno podesivo zrno. To rezultira većom silom vezivanja za isto prodiranje zrna ili sposobnost smanjenja prodiranja zrna kako bi se smanjila deformacija lista.
Aluminijski AA6014-T4 uzorci ispitani su kako bi se utvrdilo kako prodiranje središnje kuglice i razmak između ljepila utječu na silu vezivanja. Ispitni uzorci korišteni za ovu studiju bili su 51 ± 0,3 mm široki, 600 mm dugi i 0,902 ± 0,003 mm debeli. Očistite i pravilno podmažite uzorke listova i umetke s 61AUS uljem za brušenje. Umetci Drawbead strojno su izrađeni od D2 alatnog čelika i toplinski obrađeni na HRC 62.
Slika 2 prikazuje komponente podesivog dvostrukog perla korištenog u ovoj studiji. Isti simulator poteznog perla i sustav hidrauličkog cilindra korišteni su u studiji o kojoj se raspravljalo u prethodnom članku, koji detaljnije predstavlja dizajn sustava. Cijeli sklop simulatora poteznog perla je montiran na čeličnom stolu unutar okvira Instron stroja za ispitivanje rastezanja, a podesivi umetci s dvostrukim zrncima montirani su u simulator izvlačnih zrna.
Tijekom pokusa primijenjena je konstantna sila stezanja od 34,2 kN kako bi razmak između gornjeg i donjeg dijela izvlačnog zrna bio jednak kada je lim povučen preko izvlačnog zrna. Razmak između gornjeg i donjeg dijela izvlačnog zrna uvijek je veći. veća od debljine lima, a podešava se setom podložaka.
Procedura ispitivanja je slična onoj koja se koristi u ispitivanju monopodešavih kuglica opisanom u prethodnom članku. Upotrijebite kalibrirani razmak kako biste stvorili željeni razmak između lopatica i upotrijebite mjerač za mjerenje kako biste provjerili točnost razmaka. Gornja stezaljka zatezne aparat za ispitivanje steže gornji kraj lima, dok se donji kraj trake steže između umetaka.
Numerički modeli pokusa s poteznim perlama razvijeni su korištenjem softvera Autoform. Program koristi metodu implicitne integracije za simulaciju operacija oblikovanja, dopuštajući jednostavnu modifikaciju simulacijskog modela bez značajnog utjecaja na vrijeme izračuna. Ovaj postupak pojednostavljuje isprobavanje kalupa i pokazuje dobru korelaciju s eksperimentalnim rezultatima. Detalji numeričkog modela navedeni su u prethodnom članku.
Provedeni su eksperimenti kako bi se odredio učinak prodiranja središnjeg zrna na izvedbu sustava izvučenih zrna. Testirano s prodiranjem središnjeg prolaza od 6 mm, 10 mm, 13 mm i bez središnjeg prolaza uz održavanje razmaka između umetka i letvice na 10% debljine ispitnog uzorka. Provedena su tri testa za svaku geometrijsku konfiguraciju kako bi se osigurali dosljedni rezultati.
Slika 3 prikazuje ponovljivost eksperimentalnih rezultata za prodiranje kuglica od 6 mm u tri uzorka, s prosječnom standardnom devijacijom od 0,33 % (20 N).
Slika 1. U hibridnom dizajnu zrna za povlačenje, podesivo prodiranje zrna pruža veće ograničenje. Uvlačenje zrna pretvara ovo zrno za povlačenje u tradicionalnu konfiguraciju s jednim zrnom.
Slika 4 uspoređuje eksperimentalne rezultate (bez središnjeg zrna i penetraciju od 6, 10 i 13 mm) s rezultatima simulacije. Svaka eksperimentalna krivulja predstavlja srednju vrijednost tri eksperimenta. Može se vidjeti da postoji dobra korelacija između rezultata ispitivanja i simulacije , s prosječnom razlikom u rezultatima od oko ±1,8%. Rezultati ispitivanja jasno pokazuju da povećanje penetracije zrna dovodi do povećanja sile vezivanja.
Osim toga, analiziran je učinak razmaka na silu ograničenja za konfiguraciju dvostrukog zrna aluminija AA6014-T4 s visinom središnjeg zrna od 6 mm. Ovaj niz eksperimenata izveden je za razmake od 5%, 10%, 15% i 20% debljine uzorka. Razmak se održava između prirubnice umetka i uzorka. Eksperimentalni i simulacijski rezultati na slici 5 pokazuju isti trend: povećanje razmaka može dovesti do značajnog smanjenja ograničenja vučnog zrna.
Koeficijent trenja od 0,14 odabran je obrnutim inženjeringom. Zatim je korišten numerički model sustava izvlačnih zrna za razumijevanje učinka razmaka između lima i prirubnice za razmake debljine lima od 10%, 15% i 20%. Za 5 % jaza, razlika između simuliranih i eksperimentalnih rezultata je 10,5%;za veće razmake, razlika je manja. Sveukupno, ovo odstupanje između simulacije i eksperimenta može se pripisati smičnoj deformaciji kroz debljinu, koja se možda neće obuhvatiti numeričkim modelom u formulaciji ljuske.
Također je ispitan učinak razmaka bez središnjeg ruba (jednog širokog ruba) na vezivanje. Ovaj skup eksperimenata također je izveden za razmake od 5%, 10%, 15% i 20% debljine lista. Slika 6 uspoređuje eksperimentalni i simulacijski rezultati, koji pokazuju dobru korelaciju.
Ova je studija pokazala da je uvođenje središnjeg ruba moglo promijeniti silu vezivanja za faktor veći od 2. Za aluminijsku gredicu AA6014-T4, primijećen je trend smanjenja sile ograničenja kako se otvor prirubnice otvara. razvijeni numerički model strujanja lima između površina izvlačnog ruba pokazuje sveukupno dobru korelaciju s eksperimentalnim rezultatima i svakako može olakšati proces isprobavanja.
Autori bi željeli zahvaliti dr. Dajun Zhou iz Stellantisa na njegovim vrijednim savjetima i korisnoj raspravi o rezultatima projekta.
STAMPING Journal je jedini industrijski časopis posvećen potrebama tržišta metalnih štancanja. Od 1989. publikacija pokriva vrhunske tehnologije, trendove u industriji, najbolju praksu i novosti kako bi pomogli profesionalcima za štancanje da učinkovitije vode svoje poslovanje.
Sada uz potpuni pristup digitalnom izdanju The FABRICATOR-a, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje The Tube & Pipe Journal sada je u potpunosti dostupno, pružajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Uživajte u potpunom pristupu digitalnom izdanju časopisa STAMPING Journal, koji pruža najnovija tehnološka dostignuća, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište metalnih žigosanja.
Sada uz potpuni pristup digitalnom izdanju The Fabricator en Español, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Vrijeme objave: 23. svibnja 2022