Формуемость - Formability

Формуемость - это способность данной металлической заготовки претерпевать пластическую деформацию без повреждений. Однако способность металлических материалов к пластической деформации ограничена до определенной степени, и в этот момент материал может разорваться или сломаться (сломаться).

Процессы, на которые влияет формуемость материала, включают прокатку , экструзию , ковку , профилирование , штамповку и гидроформование .

Деформация перелома

Общий параметр, который указывает на формуемость и пластичность материала, - это деформация разрушения, которая определяется испытанием на одноосное растяжение (см. Также вязкость разрушения ). Деформация, идентифицированная этим испытанием, определяется удлинением по отношению к эталонной длине. Например, длина 80 мм (3,1 дюйма) используется для стандартизированного одноосного испытания плоских образцов в соответствии с EN 10002 . Важно отметить, что деформация однородна вплоть до равномерного удлинения. Впоследствии напряжение локализуется, пока не произойдет перелом. Деформация разрушения не является инженерной деформацией, так как распределение деформации неоднородно в пределах эталонной длины. Тем не менее, деформация разрушения является грубым показателем формуемости материала. Типичные значения деформации разрушения: 7% для сверхвысокопрочного материала и более 50% для низкоуглеродистой стали.

Пределы формования для формования листов

Один из основных видов отказа вызван разрывом материала. Это типично для формования листов. Шея может появиться на определенном этапе формирования. Это признак локальной пластической деформации . В то время как более или менее однородная деформация имеет место в последующем месте шейки и вокруг него на ранней стабильной стадии деформации, почти вся деформация сосредоточена в зоне шейки во время квазистабильной и нестабильной фазы деформации. Это приводит к поломке материала, проявляющейся разрывом. Кривые предела деформации показывают крайнюю, но все же возможную деформацию, которой листовой материал может подвергнуться на любой стадии процесса штамповки. Эти пределы зависят от режима деформации и соотношения поверхностных деформаций. Основная деформация поверхности имеет минимальное значение, когда происходит деформация плоской деформации, что означает, что соответствующая незначительная деформация поверхности равна нулю. Пределы формования - это особые свойства материала. Типичные значения плоской деформации варьируются от 10% для высокопрочных марок и от 50% или выше для материалов средней прочности и материалов с очень хорошей формуемостью. Диаграммы пределов формования часто используются для графического или математического представления формуемости. Многие авторы признают, что природа разрушения и, следовательно, диаграммы пределов образования по своей сути недетерминированы, поскольку даже в рамках одной экспериментальной кампании могут наблюдаться большие вариации.

Возможность глубокой вытяжки

Классическая форма формования листов - это глубокая вытяжка , которая выполняется путем вытягивания листа с помощью штампа, нажимающего на внутреннюю область листа, тогда как боковой материал, удерживаемый держателем для заготовки, может быть вытянут к центру. Было замечено, что материалы с выдающейся способностью к глубокой вытяжке ведут себя анизотропно (см .: анизотропия ). Пластическая деформация на поверхности выражена гораздо сильнее, чем в толщине. Коэффициент Ланкфорда (r) является специфическим свойством материала, показывающим соотношение между деформацией ширины и деформацией толщины при испытании на одноосное растяжение. Материалы с очень хорошей способностью к глубокой вытяжке имеют значение r 2 или ниже. Положительный аспект формуемости по отношению к кривой предела формования ( диаграмма предела формования ) проявляется в путях деформации материала, которые сосредоточены в крайнем левом углу диаграммы, где пределы формования становятся очень большими.

Пластичность

Другой вид разрушения, который может возникнуть без разрыва, - это вязкое разрушение после пластической деформации ( пластичность ). Это может произойти в результате деформации изгиба или сдвига (в плоскости или по толщине). Механизм разрушения может быть вызван зарождением и расширением пустот на микроскопическом уровне. Микротрещины и последующие макротрещины могут появиться, когда деформация материала между пустотами превысила предел. В последние годы обширные исследования были сосредоточены на понимании и моделировании вязкого разрушения. Подход заключался в определении пределов пластической деформации с использованием различных мелкомасштабных испытаний, которые показывают разные коэффициенты деформации или трехосные напряжения. Эффективной мерой этого типа ограничения формования является минимальный радиус при профилировании (половина толщины листа для материалов с хорошей формуемостью и в три раза больше толщины листа для материалов с низкой формуемостью).

Использование параметров формуемости

Знание формуемости материала очень важно при планировании и проектировании любого промышленного процесса формования. Моделирование с использованием метода конечных элементов и использование критериев формуемость , таких как формирование предельная кривая ( являющаяся диаграммой предельного деформирования ) усиления и, в некоторых случаях, необходимы для определенных процессов проектирования инструмента (смотрите также: Обработка листового металла моделирования и обработки листового металла анализ ).

IDDRG

Одной из основных задач Международной исследовательской группы по глубокой вытяжке ( IDDRG , с 1957 г.) является исследование, обмен и распространение знаний и опыта о формовании листовых материалов.

Ссылки

  1. ^ Пирс, Р .: «Формовка листового металла», Адам Хильгер, 1991, ISBN  0-7503-0101-5 .
  2. ^ Койстинен, Д.П .; Ван, Н.-М. ред .: «Механика формовки листового металла - анализ поведения материала и деформации», Plenum Press, 1978, ISBN  0-306-40068-5 .
  3. ^ Marciniak, Z .; Дункан, Дж .: «Механика формовки листового металла», Эдвард Арнольд, 1992, ISBN  0-340-56405-9 .
  4. ^ Strano, M .; Колозимо, Б.М. (30 апреля 2006 г.). «Логистический регрессионный анализ для экспериментального определения построения предельных диаграмм». Международный журнал станков и производства . 46 (6): 673–682. DOI : 10.1016 / j.ijmachtools.2005.07.005 .
  5. ^ Hooputra, H .; Gese, H .; Dell, H .; Вернер, Х .: "Комплексная модель отказов для моделирования ударопрочности алюминиевых профилей", IJ Crash 2004 Vol 9, No. 5, pp. 449–463.
  6. ^ Wierzbicki, T .; Bao, Y .; Lee, Y.-W .; Бай, Ю.: «Калибровка и оценка семи моделей трещин», Int. J. Mech. Sci., Vol. 47, 719–743, 2005.