מנגנון בדיקה חדשנית Biaxial לקביעת גבול יצירת תחת תנאי חם החתמת
Summary
פרוטוקול זה מוצע מערכת בדיקות biaxial רומן בשימוש על התנגדות חימום מכונת בדיקה מתיחה uniaxial כדי לקבוע את הדיאגרמה הגבול להרכיב (FLD) של פח בתנאים בהבלטה חם.
Abstract
ההטבעה החמה התהליך מרווה למות קר משמשת יותר ויותר להקים קומפלקס רכיבים מבניים בצורה של פח. גישות ניסיוניות קונבנציונליות, כגון מחוץ למטוס וב-מטוס בדיקות, אינן חלים על קביעת גבולות ויוצרים בחימום ותהליכי קירור מהירים מוצגים לפני הרכבת לבדיקות שנערכו בתנאים בהבלטה חמים. רומן-מטוס מערכת בדיקות biaxial תוכננה לשמש לקביעה להרכיב גבולות פח בנתיבי זן שונים, טמפרטורות, שיעורי זן לאחר חימום וקירור תהליכים בתוך התנגדות חימום מכונת בדיקות uniaxial. חלק הליבה של מערכת בדיקות biaxial הוא מנגנון biaxial, אשר מעביר כוח uniaxial שמספק מכונה בדיקות uniaxial לכוח biaxial. סוג אחד של דגימת צלב תוכנן ומאומת על מבחן formability של סגסוגת אלומיניום 6082 באמצעות מערכת בדיקות biaxial המוצעת. Im הדיגיטלימערכת הקורלציה גיל (DIC) עם מצלמה במהירות גבוהה שמשה במדידות זן של דגימה במהלך עיוות. מטרת הצעת מערכת בדיקות biaxial זו היא לאפשר את הגבולות ויוצרים מסגסוגת שייקבעו בטמפרטורות שונות שיעורי זן בתנאים בהבלטה חמים.
Introduction
תעשיית הרכב עומדת בפני אתגר גלובלי ענק של הפחתת צריכת הדלק וצמצום זיהום סביבתי מפליטות כלי רכב. ירידה במשקל היא מועילה לשיפור הביצועים של מכוניות ישירות יכולים להפחית את צריכת האנרגיה 1. בשל formability הנמוכה של פח בטמפרטורת חדר, הטבעה חמה ותהליכים מרווים למות קר (המכונה חם ביול) 2 משמשים כדי לשפר את formability של סגסוגות ובכך להשיג רכיבים בצורת קומפלקס ביישומי רכב.
תרשים גבול להרכיב (FLD) הוא כלי שימושי כדי להעריך את formability של נתך 3. Out-of-מטוס בדיקות, כגון בדיקת Nakazima 4, 5, ו-מטוס בדיקות, כגון מרצ'יניאק מבחן 6, 7, 8,מחדש שיטות ניסיוניות קונבנציונליות כדי להשיג את הכת של פח בתנאים שונים 9, 10, 11. מכונת בדיקות biaxial-הידראולי סרוו שימש גם לחקור את formability של סגסוגות בטמפרטורת החדר 12, 13.
עם זאת, אף אחת מהשיטות הנ"ל חלים על בדיקות formability בתנאים בהבלטה חמה, מאז תהליך הקירור לפני הרכבת נדרשת יחד עם שליטה של שיעורי חימום וקירור. טמפרטורת העיוות וקצב זן קשה להשיג במדויק. לכן, מערכת לבדיקת formability חדשנית מוצעת במחקר זה כדי לקבוע את הגבולות ויוצרים בניסוי של פח בתנאים בהבלטה חם.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטות בדיקת formability קונבנציונליות המשמשות לקביעה להרכיב גבולות הן בדרך כלל ישימות רק בטמפרטורת חדר. הטכניקה המוצגת ניתן להשתמש כדי להעריך את formability של מתכות עבור יישומי הטבעת גיליון חמים על ידי החדרת מנגנון בדיקה biaxial חדשנית התנגדות חימום מכונת בדיקות uniaxial. זה לא יכול…
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).
