У штампуванні листового металу штампування є ключовим елементом у контролі надходження листового металу для формування великих панелей. Більшість досліджень зосереджено на конструкції з одним штампом, що забезпечує обмежене зв’язування;лише кілька досліджень охоплювали кілька кульок або іншу геометрію. «Обмеження кріплення зварювального валика в операціях креслення листового металу», стаття про проектування однієї бусини, опублікована в листопаді/грудні STAMPING Journal 2020, пояснює, що прив’язування можна збільшити до деяких за рахунок збільшення глибини проникнення зовнішнього валика та загострення радіуса валика.
Більш різкий радіус збільшує деформацію листового металу, коли він згинається/випрямляється з кожним кроком, поки він протікає через тяговий валик. Для матеріалів з обмеженою пластичністю, таких як алюмінієві сплави та сучасні високоміцні сталі, мінімізація рівня деформації за згинання/ цикл без згинання завдяки використанню більших радіусів зварного шва може допомогти запобігти розтріскуванню листового металу. Замість того, щоб робити ці радіуси гострішими, обмеження можна збільшити, збільшивши кількість кроків згинання/випрямлення (див. Малюнок 1).
Мета цього дослідження полягала в тому, щоб запровадити гібридну конструкцію з одним і двома намистинами та проаналізувати продуктивність цієї конфігурації з точки зору її досяжної сили зв’язування. Запропонована конструкція з подвійними намистинами має три додаткові послідовності згинання та випрямлення та більше тертя ніж один регульований валик. Це призводить до вищої сили зв’язування для такого самого проникнення валика або здатності зменшити проникнення валика для мінімізації деформації листа.
Алюмінієві зразки AA6014-T4 були випробувані, щоб визначити, як проникнення центрального валика та проміжок між адгезивом впливають на силу зв’язування. Випробувальні зразки, використані для цього дослідження, мали ширину 51 ± 0,3 мм, довжину 600 мм і товщину 0,902 ± 0,003 мм. Очистіть і належним чином змастіть зразки листів і вставки шліфувальною олією 61AUS. Вставки Drawbead виготовлені з інструментальної сталі D2 і піддані термообробці до HRC 62.
На малюнку 2 показано компоненти регульованої подвійної кульки, яка використовується в цьому дослідженні. Той самий імітатор тягового валика та система гідравлічного циліндра використовувалися в дослідженні, яке обговорювалося в попередній статті, де більш детально представлено конструкцію системи. Весь вузол імітатора тягового валика монтується на сталевому столі в рамі машини для випробувань на розтяг Instron, а регульовані подвійні валики встановлюються в симулятор тягових валиків.
Під час експерименту було застосовано постійне затискне зусилля 34,2 кН, щоб зберегти проміжок між верхньою та нижньою частинами тягового валика, коли аркуш натягували на тяговий валик. Зазор між верхньою та нижньою частинами тягового валика завжди більший. ніж товщина листа, і регулюється набором прокладок.
Процедура випробування подібна до тієї, яка використовується під час випробування мононастроюваних кульок, описаного в попередній статті. Використовуйте калібровану прокладку, щоб створити потрібний зазор між лезами, і використовуйте щуп, щоб перевірити точність зазору. Верхній затиск розтяжної випробувальний апарат затискає верхній кінець листа, тоді як нижній кінець смуги затискається між вставками.
Числові моделі експериментів із кульками були розроблені за допомогою програмного забезпечення Autoform. Програма використовує метод неявної інтеграції для імітації операцій формування, що дозволяє легко модифікувати імітаційну модель без суттєвого впливу на час обчислень. Ця процедура спрощує випробування форми та демонструє хорошу кореляцію з експериментальними результатами. Деталі числової моделі наведено в попередній статті.
Були проведені експерименти, щоб визначити вплив проникнення центрального валика на продуктивність системи тягнучого валика. Випробувано з проникненням центрального проходу 6 мм, 10 мм, 13 мм і без центрального проходу, зберігаючи зазор між вставкою та рейкою на рівні 10% товщини зразка для випробування. Для забезпечення відповідності результатів було проведено три тести для кожної геометричної конфігурації.
На малюнку 3 показано повторюваність експериментальних результатів для проникнення кульок 6 мм у трьох зразках із середнім стандартним відхиленням 0,33% (20 Н).
Малюнок 1. У гібридному дизайні тягового валика регульоване проникнення валика забезпечує більшу стійкість. Втягування валика перетворює цей тяговий валик у традиційну одинарну конфігурацію.
На рисунку 4 порівнюються експериментальні результати (без центрального валика та проникнення 6, 10 і 13 мм) з результатами моделювання. Кожна експериментальна крива представляє середнє значення трьох експериментів. Можна побачити, що існує хороша кореляція між результатами випробування та моделювання , із середньою різницею в результатах приблизно ±1,8%. Результати випробувань чітко показують, що збільшення проникнення кульок призводить до збільшення сили зв’язування.
Крім того, було проаналізовано вплив зазору на силу затримки для двошарової конфігурації алюмінію AA6014-T4 з висотою центрального валика 6 мм. Цей набір експериментів проводився для зазорів 5%, 10%, 15% і 20% від товщини зразка. Між фланцем вставки та зразком зберігається зазор. Результати експерименту та моделювання на рис. 5 показують ту ж саму тенденцію: збільшення зазору може призвести до значного зменшення фіксації буртика.
Коефіцієнт тертя 0,14 було обрано за допомогою зворотного проектування. Чисельна модель системи тягових валиків була використана для розуміння впливу зазору між листом і фланцем для зазорів 10%, 15% і 20% товщини листового металу. Для 5 % розриву, різниця між результатами моделювання та експерименту становить 10,5%;для більших зазорів різниця менша. Загалом цю розбіжність між симуляцією та експериментом можна пояснити деформацією зсуву через товщину, яка може не бути охоплена чисельною моделлю у формулюванні оболонки.
Було також досліджено вплив зазору без центрального валика (одного широкого валика) на зв’язування. Цей набір експериментів також проводився для зазорів 5%, 10%, 15% і 20% товщини листа. На малюнку 6 порівняно результати експерименту та моделювання, які показують хорошу кореляцію.
Це дослідження продемонструвало, що введення центрального валика може змінити силу зв’язування більш ніж у 2 рази. Для алюмінієвої заготовки AA6014-T4 спостерігалася тенденція до зменшення стримуючої сили, коли відкривався фланцевий зазор. Розроблена чисельна модель течії листового металу між поверхнями тягового валика показує загальну хорошу кореляцію з експериментальними результатами і, безумовно, може полегшити процес випробування.
Автори хотіли б подякувати доктору Дадзюнь Чжоу зі Stellantis за його цінні поради та корисне обговорення результатів проекту.
STAMPING Journal — це єдиний галузевий журнал, присвячений потребам ринку штампування. З 1989 року видання висвітлює передові технології, галузеві тенденції, передовий досвід і новини, які допомагають професіоналам штампування вести свій бізнес ефективніше.
Тепер із повним доступом до цифрової версії The FABRICATOR, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання The Tube & Pipe Journal тепер повністю доступне, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтеся повним доступом до цифрового видання журналу STAMPING Journal, який містить останні технологічні досягнення, найкращі практики та галузеві новини для ринку металевого штампування.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Час публікації: 23 травня 2022 р