Vid stämpling av plåt är dragpärlor ett nyckelelement för att kontrollera inflödet av plåt för att bilda stora paneler. De flesta studier har fokuserat på en enkelpärldesign, vilket ger begränsad bindning;endast ett fåtal studier har täckt flera dragpärlor eller andra geometrier." Drawing Weld Bead Constraints in Sheet Metal Drawing Operations," en artikel om enkelpärldesign publicerad nov/dec. STAMPING Journal 2020, förklarar att bindningen kan ökas till några genom att öka penetrationsdjupet för hanpärlan och göra pärlans radie spetsigare.
Den skarpare radien ökar deformationen av plåten när den böjs/rätas ut för varje steg, samtidigt som den flyter genom dragvulsten. För material med begränsad duktilitet, såsom aluminiumlegeringar och avancerade höghållfasta stål, minimerar deformationsnivån per bockning/ en icke-böjningscykel genom att använda större svetssträngsradier kan hjälpa till att förhindra sprickbildning i plåt. Istället för att göra dessa radier skarpare kan begränsningen ökas genom att öka antalet böjnings-/rätningssteg (se figur 1).
Syftet med denna studie var att introducera en hybrid enkelpärla/dubbelpärldesign och analysera prestandan för denna konfiguration i termer av dess uppnåbara bindningskraft. Den föreslagna designen med dubbla pärlor har ytterligare tre sekvenser av böjning och uträtning, och mer friktion än en enda justerbar vulst. Detta resulterar i en högre bindningskraft för samma vulstgenomträngning eller förmågan att minska vulstpenetration för att minimera arkdeformation.
Aluminium AA6014-T4 prover testades för att bestämma hur den centrala strängpenetreringen och gapet mellan limmet påverkar bindningskraften. Testproverna som användes för denna studie var 51 ± 0,3 mm breda, 600 mm långa och 0,902 ± 0,003 mm tjocka. Rengör och smörj plåtprover och skär ordentligt med 61AUS Grinding Oil. Drawbead-insatser är bearbetade av D2 verktygsstål och värmebehandlade till HRC 62.
Figur 2 visar komponenterna i den avstämbara dubbelvulsten som används i denna studie. Samma dragpärlsimulator och hydraulcylindersystem användes i studien som diskuterades i föregående artikel, som presenterar systemdesignen mer i detalj. Hela dragpärlsimulatorenheten är monterad på ett stålbord inom ramen för Instron dragprovningsmaskinen, och de justerbara dubbelpärlor är monterade i dragpärlsimulatorn.
Under experimentet applicerades en konstant klämkraft på 34,2 kN för att hålla gapet mellan dragvulstens övre och nedre del konsekvent när plåten drogs över dragvulsten. Spalten mellan dragvulstens övre och nedre delar är alltid större än tjockleken på arket, och justeras med ett shimset.
Testproceduren liknar den som användes i det monotunable bead-testet som beskrevs i föregående artikel. Använd en kalibrerad distans för att skapa det önskade gapet mellan bladen och använd en avkänningsmätare för att verifiera spaltens noggrannhet. Den övre klämman av draghållfastheten testapparaten klämmer fast den övre änden av arket, medan den nedre änden av remsan klämms fast mellan insatserna.
Numeriska modeller för experiment med dragpärlor har utvecklats med hjälp av Autoform-mjukvaran. Programmet använder en implicit integrationsmetod för att simulera formningsoperationer, vilket möjliggör enkel modifiering av simuleringsmodellen utan att nämnvärt påverka beräkningstiden. Denna procedur förenklar formprovning och visar god korrelation med experimentella resultat.Detaljer av den numeriska modellen finns i föregående artikel.
Experiment utfördes för att bestämma effekten av genomträngning i mitten på dragpärlsystemets prestanda. Testades med 6 mm, 10 mm, 13 mm genomträngning i mitten och ingen mittpassage samtidigt som gapet mellan insatsen och ribban bibehölls vid 10 % av testprovets tjocklek. Tre tester utfördes för varje geometrisk konfiguration för att säkerställa konsekventa resultat.
Figur 3 visar repeterbarheten av de experimentella resultaten för 6 mm pärlpenetrering i tre prover, med en genomsnittlig standardavvikelse på 0,33 % (20 N).
Figur 1. I en hybriddragpärladesign ger den justerbara penetrationen av pärlan större återhållsamhet. Om du drar tillbaka pärlan omvandlas denna dragpärla till en traditionell enkelpärlkonfiguration.
I figur 4 jämförs de experimentella resultaten (ingen centrumvulst och 6, 10 och 13 mm penetration) med simuleringsresultaten. Varje experimentkurva representerar medelvärdet av tre experiment. Det kan ses att det finns en god korrelation mellan test- och simuleringsresultaten , med en genomsnittlig skillnad i resultaten på cirka ±1,8%. Testresultaten visar tydligt att ökad strängpenetration leder till en ökning av bindningskraften.
Dessutom analyserades effekten av gap på fasthållningskraften för dubbelvulstkonfigurationen av aluminium AA6014-T4 med en centrumvulsthöjd på 6 mm. Denna uppsättning experiment utfördes för gap på 5 %, 10 %, 15 % och 20 % av provets tjocklek. Ett gap upprätthålls mellan insatsens fläns och provet. Experiment- och simuleringsresultaten i fig. 5 visar samma trend: att öka gapet kan leda till en betydande minskning av dragpärlans fasthållning.
Friktionskoefficienten 0,14 valdes genom omvänd konstruktion. En numerisk modell av dragvulstsystemet användes sedan för att förstå effekten av gapet mellan plåten och flänsen för 10 %, 15 % och 20 % plåttjockleksgap. För en 5 % gap, skillnaden mellan de simulerade och experimentella resultaten är 10,5 %;för större luckor är skillnaden mindre. Sammantaget kan denna avvikelse mellan simulering och experiment hänföras till skjuvdeformation genom tjocklek, som kanske inte fångas upp av den numeriska modellen i skalformuleringen.
Effekten av en öppning utan en central sträng (en bred sträng) på bindning undersöktes också. Denna uppsättning experiment utfördes också för öppningar på 5 %, 10 %, 15 % och 20 % av plåttjockleken. Figur 6 jämför experimentella och simuleringsresultat, som visar god korrelation.
Denna studie visade att införandet av en mittvulst kunde ändra bindningskraften med en faktor på mer än 2. För aluminiumämnet AA6014-T4 observerades en trend att minska spärrkraften när flänsgapet öppnades. utvecklad numerisk modell av plåtflöde mellan dragpärlytor visar en överlag god korrelation med de experimentella resultaten och kan säkerligen göra testprocessen enklare.
Författarna vill tacka Dr Dajun Zhou från Stellantis för hans värdefulla råd och hjälpsamma diskussion om projektresultaten.
STAMPING Journal är den enda branschtidningen som är dedikerad till att tillgodose behoven på metallstämpelmarknaden. Sedan 1989 har publikationen täckt banbrytande teknik, branschtrender, bästa praxis och nyheter för att hjälpa stämplingsproffs att driva sin verksamhet mer effektivt.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The FABRICATOR, enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu fullt tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Njut av full tillgång till den digitala utgåvan av STAMPING Journal, som ger de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter för metallstämpelmarknaden.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The Fabricator en Español, enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Posttid: 23 maj 2022