Pri vtiskovanju pločevine so vlečne kroglice ključni element pri nadzoru dotoka pločevine za oblikovanje velikih plošč. Večina študij se je osredotočila na zasnovo z enojno kroglico, ki zagotavlja omejeno vezavo;le nekaj študij je zajelo več vlečnih kroglic ali drugih geometrij. »Omejitve za risanje zvarnih kroglic pri operacijah risanja pločevine,« članek o oblikovanju z enojno kroglico, objavljen nov/december STAMPING Journal 2020, pojasnjuje, da je vezavo mogoče povečati na nekaj tako, da povečate globino penetracije moškega zrna in naredite polmer zrna bolj koničast.
Ostrejši polmer poveča deformacijo pločevine, ko se upogiba/ravna z vsakim korakom, medtem ko teče skozi vlečno ploskev. Za materiale z omejeno duktilnostjo, kot so aluminijeve zlitine in napredna jekla visoke trdnosti, zmanjšanje stopnje deformacije na upogibanje/ cikel brez upogibanja z uporabo večjih polmerov zvara lahko pomaga preprečiti pokanje pločevine. Namesto da bi bili ti radiji ostrejši, je mogoče omejitev povečati s povečanjem števila korakov upogibanja/ravnanja (glejte sliko 1).
Namen te študije je bil uvesti hibridno zasnovo z enojno/dvojno kroglico in analizirati učinkovitost te konfiguracije v smislu njene dosegljive vezne sile. Predlagana zasnova z dvojno kroglico ima tri dodatna zaporedja upogibanja in ravnanja ter več trenja kot ena nastavljiva kroglica. Posledica tega je večja vezavna sila za enako penetracijo kroglice ali zmožnost zmanjšanja penetracije kroglice za zmanjšanje deformacije pločevine.
Aluminijasti vzorci AA6014-T4 so bili testirani, da bi ugotovili, kako penetracija sredinske kroglice in reža med lepilom vplivata na silo vezave. Testni vzorci, uporabljeni za to študijo, so bili široki 51 ± 0,3 mm, dolgi 600 mm in debeli 0,902 ± 0,003 mm. Očistite in pravilno namažite vzorce pločevin in vložke z brusnim oljem 61AUS. Vložki Drawbead so obdelani iz orodnega jekla D2 in toplotno obdelani na HRC 62.
Slika 2 prikazuje sestavne dele nastavljive dvojne krogle, uporabljene v tej študiji. Isti simulator vlečne perle in sistem hidravličnega cilindra sta bila uporabljena v študiji, obravnavani v prejšnjem članku, ki podrobneje predstavlja zasnovo sistema. Celoten sklop simulatorja vlečne perle je nameščen na jekleni mizi znotraj ogrodja naprave za natezno testiranje Instron, nastavljivi vložki z dvojnimi perlami pa so nameščeni v simulatorju vlečenih perlic.
Med poskusom je bila uporabljena konstantna vpenjalna sila 34,2 kN, da je bila reža med zgornjim in spodnjim delom vlečne leve enaka, ko je bila pločevina potegnjena čez vlečno letev. Razmak med zgornjim in spodnjim delom vlečne leve je vedno večji. kot debelina pločevine in se prilagodi s podložnim kompletom.
Preskusni postopek je podoben tistemu, ki se uporablja pri mononastavljivem preskusu kroglic, opisanem v prejšnjem članku. Uporabite kalibriran distančnik, da ustvarite želeno režo med rezili, in uporabite merilno tipalo, da preverite točnost reže. Zgornja objemka natezne Testna naprava vpne zgornji konec pločevine, spodnji konec traku pa vpne med vložke.
Numerični modeli eksperimentov z vlečno perlo so bili razviti s programsko opremo Autoform. Program uporablja implicitno integracijsko metodo za simulacijo preoblikovalnih operacij, kar omogoča enostavno spreminjanje simulacijskega modela brez pomembnega vpliva na čas izračuna. Ta postopek poenostavi preizkus kalupa in kaže dobro korelacijo z eksperimentalnimi rezultati. Podrobnosti numeričnega modela so navedeni v prejšnjem članku.
Izvedeni so bili poskusi, da bi ugotovili učinek preboja sredinskega prehoda na delovanje sistema vlečenih kroglic. Preizkušeno s 6 mm, 10 mm, 13 mm prodorom sredinskega prehoda in brez sredinskega prehoda, medtem ko je bila vrzel med vložkom in letvijo 10 % debeline preskusnega vzorca. Izvedeni so bili trije testi za vsako geometrijsko konfiguracijo, da se zagotovijo dosledni rezultati.
Slika 3 prikazuje ponovljivost eksperimentalnih rezultatov za 6 mm penetracijo kroglic v treh vzorcih s povprečnim standardnim odklonom 0,33 % (20 N).
Slika 1. Pri hibridni zasnovi vlečne krogle nastavljiva penetracija krogle zagotavlja večjo omejitev. Umik krogle spremeni ta vlečni krog v tradicionalno konfiguracijo z enojno kroglico.
Slika 4 primerja eksperimentalne rezultate (brez sredinske kroglice in 6, 10 in 13 mm penetracije) z rezultati simulacije. Vsaka eksperimentalna krivulja predstavlja povprečje treh poskusov. Vidi se, da obstaja dobra korelacija med rezultati testa in simulacije , s povprečno razliko v rezultatih približno ±1,8 %. Rezultati testa jasno kažejo, da povečanje penetracije kroglic povzroči povečanje sile vezave.
Poleg tega je bil analiziran učinek reže na zadrževalno silo za konfiguracijo z dvojnimi kroglicami aluminija AA6014-T4 z višino sredinske kroglice 6 mm. Ta niz poskusov je bil izveden za vrzeli 5 %, 10 %, 15 %. in 20 % debeline vzorca. Med prirobnico vložka in vzorcem se ohrani reža. Eksperimentalni in simulacijski rezultati na sliki 5 kažejo enak trend: povečanje reže lahko vodi do znatnega zmanjšanja zadrževanja vlečne gredi.
Koeficient trenja 0,14 je bil izbran z obratnim inženiringom. Nato je bil uporabljen numerični model sistema vlečenih perlic za razumevanje učinka reže med pločevino in prirobnico za 10 %, 15 % in 20 % debeline vrzeli pločevine. Za 5 % razkoraka, razlika med simuliranimi in eksperimentalnimi rezultati je 10,5 %;pri večjih vrzeli je razlika manjša. Na splošno je to neskladje med simulacijo in poskusom mogoče pripisati strižni deformaciji skozi debelino, ki je morda ne bo zajel numerični model v formulaciji lupine.
Raziskovali so tudi učinek reže brez osrednjega roba (ena široka krogla) na vezavo. Ta sklop poskusov je bil izveden tudi za vrzeli 5 %, 10 %, 15 % in 20 % debeline pločevine. Slika 6 primerja eksperimentalni in simulacijski rezultati, ki kažejo dobro korelacijo.
Ta študija je pokazala, da je uvedba osrednjega obroča lahko spremenila vezno silo za faktor več kot 2. Za aluminijasto gredico AA6014-T4 je bil opažen trend zmanjševanja zadrževalne sile, ko je bila reža prirobnice odprta. razviti numerični model toka pločevine med površinami vlečnih letev kaže na splošno dobro korelacijo z eksperimentalnimi rezultati in lahko vsekakor olajša postopek preizkusa.
Avtorji bi se radi zahvalili dr. Dajun Zhou iz Stellantisa za njegove dragocene nasvete in koristno razpravo o rezultatih projekta.
STAMPING Journal je edina industrijska revija, namenjena zadovoljevanju potreb trga kovinskega žigosanja. Od leta 1989 publikacija pokriva vrhunske tehnologije, industrijske trende, najboljše prakse in novice, ki strokovnjakom za žigosanje pomagajo pri učinkovitejšem vodenju posla.
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje The FABRICATOR, enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Digitalna izdaja revije The Tube & Pipe Journal je zdaj v celoti dostopna in omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Uživajte v polnem dostopu do digitalne izdaje revije STAMPING Journal, ki ponuja najnovejše tehnološke dosežke, najboljše prakse in novice v panogi za trg žigosanja kovin.
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje The Fabricator en Español, enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Čas objave: 23. maj 2022