A Novel Biaksial Test Apparat til bestemmelse af Forming Limit under stempling Betingelser
Summary
Denne protokol foreslår en hidtil ukendt biaksial testsystem anvendes på en modstandsopvarmning uniaksial træktestmaskine for at bestemme den formgivende grænse diagram (FLD) af metalplader under varme stempling betingelser.
Abstract
Den varme stempling og koldt die bratkølingsproces bruges i stigende grad til at danne komplekse formede strukturelle komponenter af metalplader. Konventionelle eksperimentelle fremgangsmåder, såsom ud af planet og i planet tests, kan ikke anvendes på bestemmelse af dannelse af grænser, når opvarmning og hurtig nedkøling processer indføres før formning ved afprøvning under varme stempling betingelser. Et hidtil ukendt i planet biaksiale testsystem designet og anvendt til bestemmelse af dannelse af grænser for metalplader ved forskellige strain stier, temperaturer og belastningsgrader efter opvarmning og afkøling processer i en modstandsopvarmning uniaksial testmaskine. Kernen del af den biaksiale testsystemet er en biaksial apparat, der overfører en uniaksial kraft tilvejebragt af enaksede testmaskine til en biaksial kraft. En type af korsformede prøve blev designet og verificeret for formbarheden test af aluminiumlegering 6082 brugt det foreslåede biaksiale testsystem. Den digitale imalder korrelation (DIC) system med en høj hastighed kamera blev anvendt til at tage strain målinger af en prøve under en deformation. Formålet med at foreslå denne biaksial testsystem er at sætte de dannende rammerne af en legering, der skal bestemmes ved forskellige temperaturer og belastningsgrader under varme stempling betingelser.
Introduction
Bilindustrien står over for en enorm global udfordring at reducere brændstofforbruget og minimere miljøforurening fra emissionerne fra køretøjer. Vægttab er til gavn for at forbedre effektiviteten af biler og kan direkte reducere energiforbruget 1. Grund af den lave formbarhed metalplader ved stuetemperatur, varmeprægning og koldt die quenching processer (benævnt varmeprægning) 2 anvendes til at forbedre formbarheden af legeringer og dermed opnå komplekse formede komponenter i automotive applikationer.
Formerkasse grænse diagram (FLD) er et nyttigt værktøj til at vurdere formbarhed af en legering 3. Ud af planet tests, såsom den Nakazima test 4, 5 og i planet tests, såsom Marciniak test 6, 7, 8, enre konventionelle eksperimentelle fremgangsmåder for at opnå de FLDS af metalplader under forskellige betingelser 9, 10, 11. En servo-hydraulisk biaksial test maskine er også blevet anvendt til at undersøge formbarhed af legeringer ved stuetemperatur 12, 13.
Men ingen af de ovennævnte metoder kan anvendes for formbarhed tests under varme stempling betingelser, eftersom en kulde, inden formning er nødvendig sammen med styring af opvarmnings- og afkølingshastigheder. Deformationstemperaturen og formforandringshastighed er vanskelige at opnå præcist. Derfor er et hidtil ukendt formbarhed testsystem foreslås i denne undersøgelse til eksperimentelt bestemme de dannende grænserne for metalplader under varme stempling betingelser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Konventionelle formbarhed anvendte testmetoder til bestemmelse danner grænser er sædvanligvis kun finder anvendelse ved stuetemperatur. De præsenterede teknik kan anvendes til at evaluere formbarhed af metaller til varme ark stempling applikationer ved at indføre et hidtil ukendt biaksial testapparater til en modstandsopvarmning uniaksial testmaskine. Dette kan ikke udføres ved anvendelse af traditionelle fremgangsmåder til varme stempling applikationer. Opsætningen af varme- og kølesystemer og DIC-systeme…
Declarações
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 |
Referências
- 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).
