판금 스탬핑에서 드로비드는 판금 유입을 제어하여 대형 패널을 형성하는 핵심 요소입니다. 대부분의 연구는 제한된 바인딩을 제공하는 단일 비드 설계에 중점을 두었습니다.다중 풀 비드 또는 기타 형상을 다룬 연구는 소수에 불과합니다. 2020년 11월/12월에 출판된 단일 비드 설계에 관한 기사인 "판금 드로잉 작업의 용접 비드 제약 조건 그리기"에서는 바인딩이 일부로 증가될 수 있다고 설명합니다. 수형 비드의 침투 깊이를 증가시키고 비드의 반경을 더욱 뾰족하게 만들어서 범위를 확장합니다.
더 날카로운 반경은 판금이 드로비드를 통과하는 동안 각 단계에서 굽힘/직선화됨에 따라 판금의 변형을 증가시킵니다. 알루미늄 합금 및 고급 고장력강과 같이 연성이 제한된 재료의 경우 굽힘/직선 당 변형 수준을 최소화합니다. 더 큰 용접 비드 반경을 사용하는 비굽힘 사이클은 판금 균열을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 반경을 더 날카롭게 만드는 대신 굽힘/직선화 단계 수를 늘려 구속력을 높일 수 있습니다(그림 1 참조).
이 연구의 목적은 하이브리드 단일 비드/이중 비드 디자인을 도입하고 달성 가능한 결합력 측면에서 이 구성의 성능을 분석하는 것이었습니다. 제안된 이중 비드 디자인에는 세 가지 추가 굽힘 및 직선화 순서와 더 많은 마찰이 있습니다. 단일 조정 가능한 비드보다. 이로 인해 동일한 비드 침투에 대한 결합력이 더 높아지거나 비드 침투를 줄여 시트 변형을 최소화할 수 있습니다.
알루미늄 AA6014-T4 시편을 테스트하여 중앙 비드 침투와 접착제 사이의 간격이 결합력에 어떤 영향을 미치는지 확인했습니다. 이 연구에 사용된 테스트 샘플은 너비 51 ± 0.3mm, 길이 600mm, 두께 0.902 ± 0.003mm였습니다. 시트 샘플과 인서트를 61AUS 연삭유로 깨끗하고 적절하게 윤활합니다. 드로비드 인서트는 D2 공구강으로 가공되고 HRC 62로 열처리됩니다.
그림 2는 본 연구에 사용된 조정 가능한 더블 비드의 구성 요소를 보여줍니다. 이전 기사에서 논의한 연구에서도 동일한 드로비드 시뮬레이터와 유압 실린더 시스템이 사용되었으며, 이는 시스템 설계를 더 자세히 보여줍니다. 전체 드로비드 시뮬레이터 어셈블리가 장착됩니다. Instron 인장 시험기 프레임 내의 강철 테이블에 조정 가능한 이중 비드 인서트가 드로비드 시뮬레이터에 장착됩니다.
실험 동안, 시트가 드로비드 위로 당겨졌을 때 드로비드의 상부와 하부 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해 34.2 kN의 일정한 클램핑력이 적용되었습니다. 드로비드의 상부와 하부 사이의 간격은 항상 더 큽니다. 시트의 두께보다 심세트로 조절됩니다.
테스트 절차는 이전 기사에서 설명한 단일 조정 가능한 비드 테스트에 사용된 절차와 유사합니다. 교정된 스페이서를 사용하여 블레이드 사이에 원하는 간격을 만들고 필러 게이지를 사용하여 간격의 정확성을 확인합니다. 인장 상단 클램프 테스트 장치는 시트의 상단을 고정하고 스트립의 하단은 삽입물 사이에 고정합니다.
드로비드 실험의 수치 모델은 Autoform 소프트웨어를 사용하여 개발되었습니다. 이 프로그램은 암시적 통합 방법을 사용하여 성형 작업을 시뮬레이션하므로 계산 시간에 큰 영향을 주지 않고 시뮬레이션 모델을 쉽게 수정할 수 있습니다. 이 절차는 금형 시험을 단순화하고 실험 결과와 좋은 상관관계를 보여줍니다. 수치 모델의 이전 기사에 제공되어 있습니다.
센터 비드 관통이 드로우 비드 시스템 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 실험을 수행했습니다. 인서트와 라스 사이의 간격을 테스트 표본 두께의 10%로 유지하면서 6mm, 10mm, 13mm 중심 패스 관통 및 중앙 패스 없음으로 테스트되었습니다. 일관된 결과를 보장하기 위해 각 기하학적 구성에 대해 세 가지 테스트가 수행되었습니다.
그림 3은 평균 표준 편차가 0.33%(20N)인 세 개의 시편에서 6mm 비드 침투에 대한 실험 결과의 반복성을 보여줍니다.
그림 1. 하이브리드 풀 비드 설계에서는 비드의 조정 가능한 관통력이 더 큰 구속력을 제공합니다. 비드를 집어 넣으면 이 풀 비드가 기존의 단일 비드 구성으로 변환됩니다.
그림 4는 실험 결과(중앙 비드 없음 및 6, 10 및 13mm 관통)를 시뮬레이션 결과와 비교합니다. 각 실험 곡선은 세 가지 실험의 평균을 나타냅니다. 테스트와 시뮬레이션 결과 사이에 좋은 상관 관계가 있음을 알 수 있습니다. , 결과의 평균 차이는 약 ±1.8%입니다. 테스트 결과는 비드 침투가 증가하면 결합력이 증가한다는 것을 분명히 보여줍니다.
또한, 중앙 비드 높이가 6mm인 알루미늄 AA6014-T4의 이중 비드 구성에 대해 구속력에 대한 간격의 영향을 분석했습니다. 이 실험 세트는 5%, 10%, 15%의 간격에 대해 수행되었습니다. 인서트의 플랜지와 시편 사이에 간격이 유지됩니다. 그림 5의 실험 및 시뮬레이션 결과는 동일한 경향을 보여줍니다. 간격을 늘리면 드로비드 구속력이 크게 감소할 수 있습니다.
마찰 계수 0.14는 리버스 엔지니어링에 의해 선택되었습니다. 그런 다음 드로비드 시스템의 수치 모델을 사용하여 10%, 15% 및 20% 판금 두께 간격에 대한 판금과 플랜지 사이의 간격 효과를 이해했습니다. % 차이, 시뮬레이션 결과와 실험 결과의 차이는 10.5%입니다.간격이 클수록 차이는 작아집니다. 전반적으로 시뮬레이션과 실험 간의 이러한 불일치는 두께 전체 전단 변형에 기인할 수 있으며 이는 쉘 공식의 수치 모델로 포착할 수 없습니다.
중앙 비드(넓은 비드 하나)가 없는 간격이 결합에 미치는 영향도 조사되었습니다. 이 실험 세트는 시트 두께의 5%, 10%, 15% 및 20% 간격에 대해서도 수행되었습니다. 그림 6은 실험 및 시뮬레이션 결과, 좋은 상관관계를 보여줍니다.
이 연구에서는 중앙 비드의 도입으로 결합력이 2배 이상 변경될 수 있음을 보여주었습니다. 알루미늄 AA6014-T4 빌렛의 경우 플랜지 간격이 열리면서 구속력이 감소하는 경향이 관찰되었습니다. 드로비드 표면 사이의 판금 흐름에 대해 개발된 수치 모델은 실험 결과와 전반적으로 좋은 상관관계를 보여주며 확실히 트라이아웃 과정을 더 쉽게 만들 수 있습니다.
저자들은 프로젝트 결과에 대해 귀중한 조언과 유용한 토론을 해준 Stellantis의 Dajun Zhou 박사에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
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게시 시간: 2022년 5월 23일