При штамповке листового металла вытяжные валики являются ключевым элементом в контроле притока листового металла для формирования больших панелей. Большинство исследований было сосредоточено на конструкции с одним бортом, которая обеспечивает ограниченное связывание;лишь немногие исследования охватывали несколько натяжных валиков или другие геометрические формы. «Рисование ограничений сварных валиков в операциях волочения листового металла», статья о проектировании одиночных валиков, опубликованная в ноябре / декабре. STAMPING Journal 2020, объясняет, что привязка может быть увеличена до некоторой степени. За счет увеличения глубины проникновения охватываемого буртика и увеличения радиуса буртика.
Более острый радиус увеличивает деформацию листового металла при его изгибе/выпрямлении с каждым шагом при прохождении через тягу. Для материалов с ограниченной пластичностью, таких как алюминиевые сплавы и современные высокопрочные стали, минимизация уровня деформации на один изгиб/ цикл без изгиба за счет использования большего радиуса сварного шва может помочь предотвратить растрескивание листового металла. Вместо того, чтобы делать эти радиусы более острыми, ограничение можно увеличить, увеличив количество этапов изгиба/выпрямления (см. Рисунок 1).
Целью этого исследования было представить гибридную конструкцию с одним и двумя бортами и проанализировать характеристики этой конфигурации с точки зрения достижимой силы связывания. Предлагаемая конструкция с двумя бортами имеет три дополнительные последовательности изгиба и выпрямления, а также большее трение. чем одиночный регулируемый борт. Это приводит к более высокой силе связывания при одинаковом проникновении борта или к возможности уменьшить проникновение борта, чтобы минимизировать деформацию листа.
Образцы алюминия AA6014-T4 были протестированы, чтобы определить, как проникновение центрального валика и зазор между клеем влияют на силу связывания. Использованные для этого исследования образцы имели ширину 51 ± 0,3 мм, длину 600 мм и толщину 0,902 ± 0,003 мм. Очистите и надлежащим образом смажьте листовые образцы и вставки шлифовальным маслом 61AUS. Вставки тяговых буртиков изготовлены из инструментальной стали D2 и подвергнуты термообработке до твердости HRC 62.
На рисунке 2 показаны компоненты настраиваемого двойного борта, использованного в этом исследовании. Тот же имитатор тяги и система гидроцилиндров использовались в исследовании, обсуждаемом в предыдущей статье, в которой более подробно представлена конструкция системы. Весь узел имитатора тяги установлен. на стальном столе внутри рамы машины для испытаний на растяжение Instron, а регулируемые двухвальцевые вставки установлены в имитаторе тягового борта.
В ходе эксперимента применялась постоянная сила зажима 34,2 кН, чтобы поддерживать постоянный зазор между верхней и нижней частями тяги, когда лист натягивался на тягу. Зазор между верхней и нижней частями тяги всегда больше. толщину листа и регулируется набором прокладок.
Процедура испытания аналогична той, которая использовалась при испытании мононастраиваемого валика, описанном в предыдущей статье. Используйте калиброванную прокладку, чтобы создать желаемый зазор между лезвиями, и используйте щуп, чтобы проверить точность зазора. Верхний зажим натяжителя Испытательная аппаратура зажимает верхний конец листа, а нижний конец полосы зажимается между вставками.
Численные модели экспериментов с вытяжными бортами были разработаны с использованием программного обеспечения Autoform. Программа использует метод неявной интеграции для моделирования операций формования, что позволяет легко модифицировать имитационную модель без существенного влияния на время вычислений. Эта процедура упрощает испытание формы и показывает хорошую корреляцию с экспериментальными результатами. Подробности численной модели представлены в предыдущей статье.
Были проведены эксперименты для определения влияния проплавления центрального валика на производительность системы вытянутого буртика. Испытания проводились с проплавлением центрального прохода 6 мм, 10 мм, 13 мм и без центрального прохода при сохранении зазора между вставкой и планкой на уровне 10% толщины испытуемого образца. Для каждой геометрической конфигурации было проведено три теста, чтобы обеспечить согласованность результатов.
На рисунке 3 показана повторяемость результатов эксперимента для проникновения валика диаметром 6 мм в трех образцах со средним стандартным отклонением 0,33% (20 Н).
Рисунок 1. В гибридной конструкции натяжного борта регулируемое проникновение борта обеспечивает больший ограничитель. Втягивание борта преобразует этот натяжной борт в традиционную конфигурацию с одним шариком.
На рисунке 4 сравниваются экспериментальные результаты (без центрального валика и глубина проникновения 6, 10 и 13 мм) с результатами моделирования. Каждая экспериментальная кривая представляет собой среднее значение трех экспериментов. Видно, что существует хорошая корреляция между результатами испытаний и моделирования. , со средней разницей в результатах около ±1,8%. Результаты испытаний ясно показывают, что увеличение проникновения шарика приводит к увеличению силы связывания.
Кроме того, было проанализировано влияние зазора на удерживающую силу для конфигурации с двумя бортами из алюминия AA6014-T4 с высотой центрального валика 6 мм. Эта серия экспериментов была выполнена для зазоров 5%, 10%, 15%. и 20 % толщины образца. Между фланцем вставки и образцом сохраняется зазор. Результаты экспериментов и моделирования на рис. 5 показывают ту же тенденцию: увеличение зазора может привести к значительному уменьшению удержания тягового борта.
Коэффициент трения 0,14 был выбран методом обратного проектирования. Затем использовалась численная модель системы тягового борта, чтобы понять влияние зазора между листом и фланцем для зазоров по толщине листового металла 10%, 15% и 20%. Для 5 % разрыва, разница между смоделированными и экспериментальными результатами составляет 10,5%;для больших зазоров разница меньше. В целом, это несоответствие между моделированием и экспериментом можно объяснить сдвиговой деформацией по всей толщине, которая не может быть учтена численной моделью в формулировке оболочки.
Также было исследовано влияние зазора без центрального валика (одного широкого валика) на переплет. Эту серию экспериментов также проводили для зазоров 5%, 10%, 15% и 20% толщины листа. На рис. 6 сравниваются результаты экспериментов и моделирования, показывающие хорошую корреляцию.
Это исследование показало, что введение центрального буртика позволило изменить силу связывания более чем в 2 раза. Для алюминиевой заготовки AA6014-T4 наблюдалась тенденция к уменьшению удерживающей силы при открытии фланцевого зазора. разработанная численная модель течения листового металла между поверхностями тяги показывает в целом хорошую корреляцию с экспериментальными результатами и, безусловно, может облегчить процесс испытаний.
Авторы хотели бы поблагодарить доктора Даджун Чжоу из Stellantis за его ценные советы и полезное обсуждение результатов проекта.
STAMPING Journal — единственный отраслевой журнал, посвященный удовлетворению потребностей рынка штамповки металлов. С 1989 года издание освещает передовые технологии, тенденции отрасли, лучшие практики и новости, помогающие профессионалам в области штамповки вести свой бизнес более эффективно.
Теперь у вас есть полный доступ к цифровому изданию The FABRICATOR и легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровое издание The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступно, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный доступ к цифровому изданию журнала STAMPING Journal, в котором представлены последние технологические достижения, передовой опыт и новости отрасли для рынка штамповки металлов.
Теперь, имея полный доступ к цифровому изданию The Fabricator en Español, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Время публикации: 23 мая 2022 г.