Формирование предельной диаграммы
Диаграмма пределов формования , также известная как предельная кривая формования , используется при формовке листового металла для прогнозирования поведения листового металла при формовании. [1] [2] На диаграмме предпринята попытка предоставить графическое описание испытаний материалов на разрушение, таких как испытание на пробитый купол.
Чтобы определить, вышел ли из строя данный участок, проводится механическое испытание. Механические испытания выполняются путем размещения круговой отметки на заготовке перед деформацией, а затем измерения эллипса после деформации, который образуется в результате воздействия на этот круг. Повторяя механические испытания для создания диапазона напряженных состояний, можно построить диаграмму пределов формуемости в виде линии, на которой начинается разрушение (см. также формуемость ).
Описание
[ редактировать ]
Полуоси эллипса, образованные в этом круге, позволяют измерять относительную деформацию в двух основных направлениях, известных как большое и второстепенное направления, которые соответствуют большой и малой полуосям эллипса. В предположении, что деформация не зависит от траектории, относительные деформации достигнут критического значения, при котором возникают деформации. Путем повторных измерений форму кривой можно получить экспериментально. Альтернативно, диаграмма предела формуемости может быть создана путем отображения формы критерия разрушения в область предела формуемости. [3] Как бы диаграмма ни была получена, результирующая диаграмма представляет собой инструмент для определения того, холодной штамповки приведет ли данный процесс к сбою или нет. Такая информация имеет решающее значение при проектировании процессов формовки и, следовательно, имеет основополагающее значение для проектирования процессов формовки листового металла. Благодаря установлению предельных диаграмм формовки для ряда сплавов инженер-технолог может согласовать процесс формовки и поведение сплава во время проектирования металлообработки.
Современная решимость
[ редактировать ]При наличии и использовании оптической системы измерения деформации в сочетании с цифровой обработкой данных формирование предельных кривых может быть получено более автоматическим и производительным способом по сравнению с классическим способом, описанным выше. Эта процедура стандартизирована и содержится в документе ISO (12004). [4]
Чтобы получить полную кривую предела формования, образцы различной геометрии вытягиваются с помощью пуансона (например, диаметром 100 мм) до тех пор, пока не произойдет разрушение. Трение практически сведено к нулю благодаря использованию сложной трибосистемы с фольгой и смазкой между листом и инструментом. С помощью оптической системы измерения деформации определяются пространственные пути деформации. оцениваются непосредственно перед разрушением испытательного образца. Используя метод интерполяции для изменения деформации между сильно деформированной областью и областью с шейкой (границы этой области вычисляются путем изменения знака второй производной распределения деформации), получаются значения большой и малой деформации. Используя усредненное значение для нескольких оценок поперечного сечения и трех испытательных образцов для одной и той же геометрии, определяют пару деформаций (одну точку на диаграмме пределов формования) в качестве предела формования.
Некоторые авторы признают, что природа разрушения и формуемости по своей сути недетерминирована, поскольку большие вариации могут наблюдаться даже в пределах одной экспериментальной кампании. [5] Поэтому были введены понятия «Формирование лимитных полос» и «Формирование лимитных карт».
Параметры влияния
[ редактировать ]Кривые предела формообразования (ПГК) для четырех марок стали представлены на прилагаемом рисунке. Все образующиеся предельные кривые имеют по существу одинаковую форму. Минимум кривой находится на пересечении с главной осью деформации или вблизи предела образования плоской деформации. С определением начала локального сужения (например, мембранная сила достигает предельного значения) и предположением о законе упрочнения по Холломону (σ = K ε н ) можно показать, что соответствующий теоретический предел образования плоской деформации идентичен коэффициенту деформационного упрочнения n. Эффекта толщины нет. Принимая во внимание к скорости деформации чувствительность материала , которая очевидна для стали, наряду с толщиной листа, можно объяснить тот факт, что практические пределы формования, полученные с использованием описанного выше метода, лежат значительно выше теоретических пределов формования. Таким образом, основными параметрами влияния на пределы формования являются показатель степени деформационного упрочнения n, начальная толщина листа t 0 и коэффициент скоростного упрочнения m. Коэффициент Лэнкфорда r, определяющий пластическую анизотропию материала, оказывает двоякое влияние на формирующуюся предельную кривую. С левой стороны влияния нет, за исключением того, что кривая расширяется до больших значений, с правой стороны увеличение значений r уменьшает пределы формирования. [6]
Метод МК
[ редактировать ]Широко используется метод расчета СЖК, предложенный Марчиньяком в 1967 году. Он предполагает наличие наклонной полосы в исследуемом плоском листе меньшей толщины, что указывает на дефект. С помощью этой модели предельные деформации можно рассчитать численно. Преимущество этого метода заключается в том, что можно использовать любую модель материала, а также можно получить ограничения для непропорционального формования. Однако есть один недостаток. Рассчитанные пределы формования чувствительны к величине несовершенства. Принимая во внимание модель материала, чувствительную к скорости деформации, можно получить реалистичные пределы формования, которые лежат выше теоретических предельных деформаций. В основном с помощью этого метода расчета генерируются плавные предельные кривые для материалов, для которых существует только одно экспериментальное значение. Хороший обзор современных методов расчета FLC дан в материалах конференции, состоявшейся в Цюрихе в 2006 году, и конференции Numisheet в 2008 году. [7] [8]
Использование FLC
[ редактировать ]В течение многих лет предельные кривые формования использовались для оценки формуемости листового материала. Они применялись на этапе проектирования инструментов с использованием метода конечных элементов в качестве инструмента моделирования, который широко используется в производственной среде.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Марчиняк, З.; Дункан, Дж.Л.; Ху, SJ (2002). Механика обработки листового металла . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 75 . ISBN 0-7506-5300-0 .
- ^ Ллевеллин, DT; Хадд, Роджер К. (1998). Стали: металлургия и применение . Баттерворт-Хайнеманн. п. 28. ISBN 0-7506-3757-9 .
- ^ Пирс, Р.: «Формовка листового металла», Адам Хилгер, 1991, ISBN 0-7503-0101-5 .
- ^ ISO TC 164/SC 2 N 477, ISO/CD 12004-2, Металлические материалы. Лист и полоса. Определение предельных кривых формирования. Часть 2. Определение предельных кривых формирования в лаборатории, 26 января 2006 г.
- ^ Страно, М.; Колозимо, Б.М. (30 апреля 2006 г.). «Логистический регрессионный анализ для экспериментального определения формирования предельных диаграмм». Международный журнал станков и производства . 46 (6): 673–682. doi : 10.1016/j.ijmachtools.2005.07.005 .
- ^ Койстинен, Д.П.; Ван, Н.-М. ред.: «Механика формовки листового металла - анализ поведения и деформации материала», Plenum Press, 1978, ISBN 0-306-40068-5 .
- ^ Гезе, Х. и Делл, Х.: «Численный прогноз FLC с помощью программы Crach», FLC Zurich 06, Цюрих, 15–16 марта 2006 г.
- ^ Хора, П.: «Numisheet 2008 – Материалы 7-го Международного совещания. Конф. и семинар по численному моделированию процессов 3D-формования листового металла», 1-5 сентября 2008 г., Интерлакен, Швейцария.