Ved stempling av metallplater er trekkperler et nøkkelelement i å kontrollere tilstrømningen av metallplater for å danne store paneler. De fleste studier har fokusert på en enkelt-perledesign, som gir begrenset binding;bare noen få studier har dekket flere trekkperler eller andre geometrier." Drawing Weld Bead Constraints in Sheet Metal Drawing Operations," en artikkel om enkeltperledesign publisert nov/des. STAMPING Journal 2020, forklarer at bindingen kan økes til noen utstrekning ved å øke inntrengningsdybden til hannvulsten og gjøre perlens radius mer spiss.
Den skarpere radien øker deformasjonen av metallplaten når den bøyer/retter seg ut for hvert trinn, mens den flyter gjennom trekkvulsten. For materialer med begrenset duktilitet, som aluminiumslegeringer og avanserte høyfaste stål, minimerer deformasjonsnivået per bøying/ en ikke-bøyende syklus ved å bruke større sveisestrengradier kan bidra til å forhindre sprekker i platemetall. I stedet for å gjøre disse radiene skarpere, kan tilbakeholdenheten økes ved å øke antall bøye-/rettingstrinn (se figur 1).
Hensikten med denne studien var å introdusere en hybrid enkel-perle/dobbel-perle-design og analysere ytelsen til denne konfigurasjonen i forhold til dens oppnåelige bindekraft. Den foreslåtte doble perle-designen har tre ekstra sekvenser av bøying og retting, og mer friksjon enn en enkelt justerbar vulst. Dette resulterer i en høyere bindekraft for samme perlegjennomtrengning eller evnen til å redusere perlegjennomtrengning for å minimere platedeformasjon.
Aluminium AA6014-T4-prøver ble testet for å bestemme hvordan senterperleinntrengningen og gapet mellom limet påvirker bindekraften. Testprøvene som ble brukt til denne studien var 51 ± 0,3 mm brede, 600 mm lange og 0,902 ± 0,003 mm tykke. Rengjør og smør arkprøver og innsatser på riktig måte med 61AUS Grinding Oil. Drawbead-innsatser er maskinert av D2 verktøystål og varmebehandlet til HRC 62.
Figur 2 viser komponentene til den justerbare doble vulsten som ble brukt i denne studien. Den samme trekkkulesimulatoren og hydrauliske sylindersystemet ble brukt i studien diskutert i forrige artikkel, som presenterer systemdesignet mer detaljert. Hele trekkkulesimulatorenheten er montert på et stålbord innenfor rammen til Instron strekktestmaskinen, og de justerbare doble perleinnsatsene er montert i trekkkulesimulatoren.
Under forsøket ble det påført en konstant klemkraft på 34,2 kN for å holde gapet mellom øvre og nedre del av trekkvulsten konsistent når arket ble trukket over trekkvulsten. Spalten mellom øvre og nedre del av trekkvulsten er alltid større enn tykkelsen på arket, og justeres med et shimsett.
Testprosedyren er lik den som ble brukt i den monotunable perletesten beskrevet i forrige artikkel.Bruk en kalibrert avstandsholder for å skape ønsket gap mellom bladene og bruk en følemåler for å verifisere nøyaktigheten til gapet.Den øvre klemmen til strekk testapparat klemmer den øvre enden av arket, mens den nedre enden av strimmelen klemmes mellom innsatsene.
Numeriske modeller av trekkkule-eksperimenter ble utviklet ved hjelp av Autoform-programvare. Programmet bruker en implisitt integreringsmetode for å simulere formingsoperasjoner, noe som muliggjør enkel modifikasjon av simuleringsmodellen uten å påvirke beregningstiden vesentlig. Denne prosedyren forenkler utprøving av mugg og viser god korrelasjon med eksperimentelle resultater.Detaljer av den numeriske modellen er gitt i forrige artikkel.
Eksperimenter ble utført for å bestemme effekten av senterperleinntrengning på ytelsen til trukket perlesystem. Testet med 6 mm, 10 mm, 13 mm senterpassering og ingen senterpassasje mens gapet mellom innsatsen og lekten ble holdt på 10 % av testprøvetykkelsen. Tre tester ble utført for hver geometrisk konfigurasjon for å sikre konsistente resultater.
Figur 3 viser repeterbarheten til de eksperimentelle resultatene for 6 mm perlepenetrering i tre prøver, med et gjennomsnittlig standardavvik på 0,33 % (20 N).
Figur 1. I en hybrid pull-perle-design gir den justerbare penetrasjonen av perlen større tilbakeholdenhet. Trekk tilbake perlen konverterer denne pull-perlen til en tradisjonell enkelt-perle-konfigurasjon.
Figur 4 sammenligner de eksperimentelle resultatene (ingen sentervulst og 6, 10 og 13 mm penetrasjon) med simuleringsresultatene. Hver eksperimentell kurve representerer gjennomsnittet av tre eksperimenter. Det kan sees at det er en god korrelasjon mellom test- og simuleringsresultatene , med en gjennomsnittlig forskjell i resultatene på ca. ±1,8%. Testresultatene viser tydelig at økende perleinntrengning fører til en økning i bindekraft.
I tillegg ble effekten av gapet på tilbakeholdingskraften analysert for dobbelvulstkonfigurasjonen av aluminium AA6014-T4 med en sentervulsthøyde på 6 mm. Dette settet med eksperimenter ble utført for gap på 5 %, 10 %, 15 % og 20 % av prøvetykkelsen. Et gap opprettholdes mellom flensen på innsatsen og prøven. De eksperimentelle resultatene og simuleringsresultatene i fig. 5 viser den samme trenden: å øke gapet kan føre til en betydelig reduksjon i trekkvulstbegrensning.
Friksjonskoeffisienten på 0,14 ble valgt ved omvendt konstruksjon. En numerisk modell av trekkvulstesystemet ble deretter brukt for å forstå effekten av gapet mellom platen og flensen for 10 %, 15 % og 20 % metalltykkelsesgap. For en 5 % gap, forskjellen mellom de simulerte og eksperimentelle resultatene er 10,5 %;for større gap er forskjellen mindre. Samlet sett kan dette avviket mellom simulering og eksperiment tilskrives skjærdeformasjon gjennom tykkelse, som kanskje ikke fanges opp av den numeriske modellen i skallformuleringen.
Effekten av et gap uten en sentral perle (en bred perle) på bindingen ble også undersøkt. Dette settet med eksperimenter ble også utført for gap på 5 %, 10 %, 15 % og 20 % av arktykkelsen. Figur 6 sammenligner eksperimentelle og simuleringsresultater som viser god korrelasjon.
Denne studien viste at innføringen av en sentervulst var i stand til å endre bindingskraften med en faktor på mer enn 2. For aluminium AA6014-T4-emballasjen ble det observert en trend for å redusere fastspenningskraften når flensgapet ble åpnet. utviklet numerisk modell for metallflyt mellom trekkkuler-overflater viser en generelt god korrelasjon med de eksperimentelle resultatene og kan absolutt gjøre utprøvingsprosessen enklere.
Forfatterne vil gjerne takke Dr. Dajun Zhou fra Stellantis for hans verdifulle råd og nyttige diskusjoner om prosjektresultatene.
STAMPING Journal er det eneste bransjetidsskriftet som er dedikert til å imøtekomme behovene til metallstemplingsmarkedet. Siden 1989 har publikasjonen dekket banebrytende teknologier, bransjetrender, beste praksis og nyheter for å hjelpe fagfolk innen stempling med å drive virksomheten sin mer effektivt.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The FABRICATOR, enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Den digitale utgaven av The Tube & Pipe Journal er nå fullt tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Nyt full tilgang til den digitale utgaven av STAMPING Journal, som gir de siste teknologiske fremskritt, beste praksis og bransjenyheter for metallstemplingsmarkedet.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The Fabricator en Español, enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Innleggstid: 23. mai 2022