A Novel Biaxial testapparat för bestämning av Forming Limit enligt varmpressning Villkor
Summary
Detta protokoll föreslår ett nytt biaxiell testsystem används på en motståndsvärme enaxlig dragtestmaskinen för att bestämma formningsgränsen diagrammet (FLD) av plåt under varma präglingsbetingelser.
Abstract
Varmpräglings och kallformsläckningsprocessen i allt högre grad används för att bilda komplexa formade strukturella delar av plåt. Konventionella experimentella metoder, såsom out-of-planet och i planet tester, inte är tillämpliga på bestämningen av formningsgränser vid värmning och snabbnedkylningsprocesser introduceras före formning för tester som genomförs enligt varmstämplingsbetingelser. En roman i planet biaxiell testsystem konstruerades och användes för bestämning av bildande gränserna för plåtar vid olika belastningsvägar, temperaturer och töjningshastigheter efter upphettning och kylning processer i en motståndsvärme enaxlig maskin för provning. Kärnan en del av den biaxiella testsystemet är en biaxiell apparat, som överför en enaxlig kraft som tillhandahålls av den uniaxiella provningsmaskin till en biaxiell kraft. En typ av korsformiga prov utformades och verifierats för formbarheten test av aluminiumlegering 6082 med den föreslagna biaxiella testsystem. Den digitala imålder korrelation (DIC) system med en höghastighetskamera användes för att ta stammen mätningar av ett prov under en deformation. I syfte att föreslå denna biaxiella testsystem är att möjliggöra de formande gränserna för en legering som skall fastställas vid olika temperaturer och töjningshastigheter enligt varmstämplingsbetingelser.
Introduction
Fordonsindustrin står inför en enorm global utmaning att minska bränsleförbrukningen och minimera miljöföroreningar från fordonsutsläpp. Viktminskning är fördelaktigt för att förbättra prestanda hos bilar och kan direkt minska energiförbrukningen 1. Grund av den låga formbarheten plåt vid rumstemperatur, värmeprägling och kall formsläckningsprocesser (kallad varmstansning) 2 används för att förbättra formbarheten hos legeringarna och sålunda för att erhålla komplext formade komponenter i fordonstillämpningar.
En formningsgräns schema (FLD) är ett användbart verktyg för att utvärdera formbarheten hos en legering 3. Out-of-plane tester, såsom den Nakazima testet 4, 5 och i planet tester, såsom den Marciniak testet 6, 7, 8, enre konventionella experimentella metoder för att erhålla de flds av plåtar under olika betingelser 9, 10, 11. En servohydrauliska biaxiell testmaskin har också använts för att undersöka formbarheten av legeringar vid rumstemperatur 12, 13.
Emellertid inget av metoderna ovan är applicerbara på formbarhetstester under varmstämplingsbetingelser, eftersom en kylningsprocessen före formn krävs tillsammans med styrning av värmnings- och kylningshastigheter. Deformationen temperatur och töjningshastighet är svårt att erhålla exakt. Därför är ett nytt formbarhet testsystem som föreslås i denna studie för att experimentellt bestämma formnings gränserna för plåtar enligt varmstämplingsbetingelser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Konventionella formbarhet testmetoder används för att bestämma formningsgränser är oftast endast tillämpas vid rumstemperatur. Den presenterade tekniken kan användas för att utvärdera formbarheten hos metaller för heta ark prägling applikationer genom att införa en ny biaxiell testapparat till en motståndsvärme enaxlig maskin för provning. Detta kan inte utföras med användning av konventionella metoder för varmstämplingstillämpningar. Installationen av värme- och kylsystem och DIC systemet är kriti…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement No. 604240, project title “An industrial system enabling the use of a patented, lab-proven materials processing technology for Low Cost forming of Lightweight structures for transportation industries (LoCoLite).”
Materials
| Aluminium Alloy | Smiths Metal | 6082 | Specimens machining |
| Laser cutter | LVD Ltd | HELIUS 25/13 | Laser cutting specimens |
| CNC machine | HAAS Automation | TM-2CE | Machine specimens by milling |
| Vernier caliper | Mitutoyo | 575-481 | Thickness measurement |
| Resistance heating uniaxial testing machine | Dynamic System Inc | Gleeble 3800 | Thermo-mechanical materials simulator |
| High flow quench system | Dynamic System Inc | 38510 | For air cooling |
| Thermocouples | Dynamic System Inc | K type | |
| Nozzles | Indexa | Nozzle flared 1/4 inch bore | |
| Welding cables | LAPP Group | H01N2-D | |
| High-speed camera | Photron | UX50 | For DIC testing |
| Camera lens | Nikon | Micro 200mm | |
| Lamp | Liliput | 150ce | 300W |
| Laptop | HP | Campaq 2530p | For images recording |
| Biaxial testing apparatus | Manufactured independently | All parts were designed and machinced by authors for biaxial testing | |
| Steel | West Yorkshire Steel | H13 | Mateials of the biaxial testing apparatus |
| Image correlation processing software | GOM | ARAMIS | Non-contact measuring system and data post-pocessing |
References
- Karbasian, H., Tekkaya, A. E. A review on hot stamping. J. of Mater. Process. Tech. 210 (15), 2103-2118 (2010).
- Miller, W. S., et al. Recent development in aluminium alloys for the automotive industry. Mater. Sci. and Eng. 280 (1), 37-49 (2000).
- Shao, Z., Li, N., Lin, J., Dean, T. A. Development of a New Biaxial Testing System for Generating Forming Limit Diagrams for Sheet Metals Under Hot Stamping Conditions. Exp. Mech. 56 (9), 1-12 (2016).
- Ayres, R. A., Wenner, M. L. Strain and strain-rate hardening effects in punch stretching of 5182-0 aluminum at elevated temperatures. Metall. Trans. A. 10 (1), 41-46 (1979).
- Shao, Z., et al. Experimental investigation of forming limit curves and deformation features in warm forming of an aluminium alloy. P. I. Mech. Eng. B-J. Eng. , (2016).
- Marciniak, Z., Kuczynski, K. Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal. Int. J. Mech. Sci. 9 (9), 609-620 (1967).
- Li, D., Ghosh, A. K., et al. Biaxial warm forming behavior of aluminum sheet alloys. J. of Mater. Process. Tech. 145 (3), 281-293 (2004).
- Palumbo, G., Sorgente, D., Tricarico, L. The design of a formability test in warm conditions for an AZ31 magnesium alloy avoiding friction and strain rate effects. Int. J. Mach. Tool. Manu. 48 (14), 1535-1545 (2008).
- Raghavan, K. S. A simple technique to generate in-plane forming limit curves and selected applications. Metall. Mater. Trans. A. 26 (8), 2075-2084 (1995).
- Ragab, A. R., Baudelet, B. Forming limit curves: out-of-plane and in-plane stretching. J. Mech. Work. Technol. 6 (4), 267-276 (1982).
- Fan, X. -. b., He, Z. -. b., Zhou, W. -. x., Yuan, S. -. j. Formability and strengthening mechanism of solution treated Al-Mg-Si alloy sheet under hot stamping conditions. J. of Mater. Process. Tech. 228, 179-185 (2016).
- Zidane, I., Guines, D., Léotoing, L., Ragneau, E. Development of an in-plane biaxial test for forming limit curve (FLC) characterization of metallic sheets. Meas. Sci. Technol. 21 (5), 055701 (2010).
- Hannon, A., Tiernan, P. A review of planar biaxial tensile test systems for sheet metal. J. of Mater. Process. Tech. 198 (1-3), 1-13 (2008).
- Garrett, R., Lin, J., Dean, T. An investigation of the effects of solution heat treatment on mechanical properties for AA 6xxx alloys: experimentation and modelling. Int. J. Plasticity. 21 (8), 1640-1657 (2005).
- Milkereit, B., Wanderka, N., Schick, C., Kessler, O. Continuous cooling precipitation diagrams of Al-Mg-Si alloys. Mater. Sci. Eng. A. 550, 87-96 (2012).
- Crammond, G., Boyd, S. W., Dulieu-Barton, J. M. Speckle pattern quality assessment for digital image correlation. Opt. Laser. Eng. 51 (12), 1368-1378 (2013).
