W tłoczeniu blachy koraliki są kluczowym elementem kontrolowania napływu blachy w celu uformowania dużych paneli. Większość badań skupiała się na konstrukcji z pojedynczą stopką, która zapewnia ograniczone wiązanie;tylko kilka badań dotyczyło wielu ściegów ciągnących lub innych geometrii. „Drawing Weld Bead Constraints in Sheet Metal Drawing Operations”, artykuł na temat projektowania pojedynczych ściegów opublikowany w listopadzie/grudniu. STAMPING Journal 2020 wyjaśnia, że wiązanie można zwiększyć do pewnego zasięgu poprzez zwiększenie głębokości penetracji stopki męskiej i zwiększenie promienia stopki.
Większy promień zwiększa odkształcenie blachy podczas jej zginania/prostowania z każdym krokiem podczas przepływu przez cięgło. W przypadku materiałów o ograniczonej plastyczności, takich jak stopy aluminium i zaawansowane stale o wysokiej wytrzymałości, minimalizacja poziomu odkształcenia na zgięcie/ cykl bez zginania poprzez zastosowanie większych promieni ściegu spoiny może pomóc w zapobieganiu pękaniu blachy. Zamiast zaostrzać te promienie, można zwiększyć utwierdzenie poprzez zwiększenie liczby etapów zginania/prostowania (patrz rysunek 1).
Celem tego badania było wprowadzenie hybrydowej konstrukcji z pojedynczą/podwójną stopką i analiza wydajności tej konfiguracji pod kątem osiągalnej siły wiązania. Proponowana konstrukcja z podwójną stopką obejmuje trzy dodatkowe sekwencje zginania i prostowania oraz większe tarcie niż pojedyncza regulowana stopka. Skutkuje to większą siłą wiązania przy tej samej penetracji stopki lub możliwością ograniczenia penetracji stopki w celu zminimalizowania deformacji arkusza.
Próbki aluminium AA6014-T4 zbadano w celu określenia, jak penetracja środkowej ściegu i szczelina pomiędzy klejem wpływają na siłę wiązania. Próbki testowe użyte w tym badaniu miały szerokość 51 ± 0,3 mm, długość 600 mm i grubość 0,902 ± 0,003 mm. Oczyść i odpowiednio nasmaruj próbki arkuszy i wkładki olejem szlifierskim 61AUS. Wkładki z koralikami są wykonane ze stali narzędziowej D2 i poddane obróbce cieplnej do HRC 62.
Na rysunku 2 przedstawiono elementy składowe przestrajalnej podwójnej stopki zastosowanej w badaniach. Ten sam symulator stopki zaczepowej oraz układ siłownika hydraulicznego wykorzystano w badaniach omawianych w poprzednim artykule, w którym bardziej szczegółowo przedstawiono konstrukcję układu. Cały zespół symulatora stopki zaczepowej jest zamontowany na stalowym stole w ramie maszyny do wytrzymałości na rozciąganie Instron, a regulowane wkładki z podwójną stopką są zamontowane w symulatorze stopki.
W trakcie doświadczenia przykładano stałą siłę docisku 34,2 kN, aby podczas naciągania blachy na cięgło zachować odstęp pomiędzy górną i dolną częścią cięgła. Szczelina pomiędzy górną i dolną częścią cięgła jest zawsze większa niż grubość blachy i jest regulowana za pomocą zestawu podkładek.
Procedura testowa jest podobna do tej stosowanej w teście monoprzestrajalnej ścieżki opisanym w poprzednim artykule. Użyj skalibrowanej przekładki, aby utworzyć pożądaną szczelinę pomiędzy ostrzami i użyj szczelinomierza, aby sprawdzić dokładność szczeliny. Górny zacisk rozciągacza urządzenie badawcze zaciska górny koniec arkusza, natomiast dolny koniec paska zaciska się pomiędzy wkładkami.
Modele numeryczne eksperymentów z koralikami opracowano przy użyciu oprogramowania Autoform. Program wykorzystuje metodę całkowania ukrytego do symulacji operacji formowania, co pozwala na łatwą modyfikację modelu symulacyjnego bez znaczącego wpływu na czas obliczeń. Procedura ta upraszcza wypróbowanie formy i wykazuje dobrą korelację z wynikami eksperymentów.Szczegóły modelu numerycznego przedstawiono w poprzednim artykule.
Przeprowadzono eksperymenty w celu określenia wpływu penetracji środkowego ściegu na działanie systemu ciągnionego ściegu. Testowano przy penetracji środkowego przejścia 6 mm, 10 mm, 13 mm i bez środkowego przejścia, przy zachowaniu szczeliny pomiędzy wkładką a listwą na poziomie 10% grubości testowanej próbki. Aby zapewnić spójne wyniki, przeprowadzono trzy testy dla każdej konfiguracji geometrycznej.
Na rycinie 3 przedstawiono powtarzalność wyników eksperymentów dla penetracji kulki o średnicy 6 mm w trzech próbkach, przy średnim odchyleniu standardowym wynoszącym 0,33% (20 N).
Rysunek 1. W hybrydowej konstrukcji stopki, regulowana penetracja stopki zapewnia większe utwierdzenie. Wycofanie stopki przekształca tę stopkę w tradycyjną konfigurację z pojedynczą stopką.
Rysunek 4 porównuje wyniki eksperymentalne (brak środkowej kulki i penetracja 6, 10 i 13 mm) z wynikami symulacji. Każda krzywa eksperymentalna przedstawia średnią z trzech eksperymentów. Można zauważyć, że istnieje dobra korelacja pomiędzy wynikami testu i symulacji , przy średniej różnicy wyników około ±1,8%. Wyniki badań jednoznacznie wskazują, że zwiększenie penetracji ściegu prowadzi do wzrostu siły wiązania.
Dodatkowo analizowano wpływ szczeliny na siłę utwierdzającą dla konfiguracji z podwójną stopką aluminium AA6014-T4 o wysokości środkowej stopki wynoszącej 6 mm. Ten zestaw eksperymentów przeprowadzono dla szczelin wynoszących 5%, 10%, 15% i 20% grubości próbki. Pomiędzy kołnierzem wkładki a próbką utrzymuje się szczelina. Wyniki eksperymentalne i symulacyjne na rys. 5 pokazują tę samą tendencję: zwiększenie szczeliny może prowadzić do znacznego zmniejszenia utwierdzenia cięgna.
W drodze inżynierii odwrotnej wybrano współczynnik tarcia wynoszący 0,14. Następnie wykorzystano numeryczny model układu cięgieł do zrozumienia wpływu szczeliny pomiędzy blachą a kołnierzem dla szczelin o grubości blachy 10%, 15% i 20%. Dla 5 % luki, różnica pomiędzy wynikami symulowanymi i eksperymentalnymi wynosi 10,5%;w przypadku większych szczelin różnica jest mniejsza. Ogólnie rzecz biorąc, tę rozbieżność między symulacją a eksperymentem można przypisać odkształceniu pod wpływem ścinania na całej grubości, które może nie zostać ujęte w modelu numerycznym w recepturze powłoki.
Zbadano także wpływ szczeliny bez środkowej listwy (jednej szerokiej) na wiązanie. Ten zestaw doświadczeń wykonano także dla szczelin o grubości 5%, 10%, 15% i 20% grubości blachy. Na rys. 6 porównano wyniki eksperymentalne i symulacyjne, wykazujące dobrą korelację.
Badanie to wykazało, że wprowadzenie środkowej zgrubienia było w stanie zmienić siłę wiązania ponad dwukrotnie. W przypadku kęsa aluminiowego AA6014-T4 zaobserwowano tendencję do zmniejszania siły utwierdzającej w miarę otwierania szczeliny kołnierza. opracowany numeryczny model przepływu blachy pomiędzy powierzchniami cięgien wykazuje ogólnie dobrą korelację z wynikami eksperymentalnymi i z pewnością może ułatwić proces próbny.
Autorzy pragną podziękować dr Dajunowi Zhou ze Stellantis za jego cenne rady i pomocną dyskusję na temat wyników projektu.
STAMPING Journal to jedyne czasopismo branżowe poświęcone potrzebom rynku tłoczenia metali. Od 1989 roku publikacja przedstawia najnowocześniejsze technologie, trendy branżowe, najlepsze praktyki i aktualności, które pomagają specjalistom w dziedzinie tłoczenia prowadzić efektywniejszą działalność.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The FABRICATOR, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie The Tube & Pipe Journal jest teraz w pełni dostępne, zapewniając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowej edycji STAMPING Journal, która dostarcza najnowszych osiągnięć technologicznych, najlepszych praktyk i nowości branżowych dla rynku tłoczenia metali.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The Fabricator en Español, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Czas publikacji: 23 maja 2022 r