Формуемость - Formability

Формуемость это способность данного металл обрабатываемая деталь Пластическая деформация без повреждений. Способность к пластической деформации металлический материалы, однако, ограничены до определенной степени, и в этот момент материал может разорваться или сломаться (сломаться).

Процессы, на которые влияет формуемость материала, включают: прокатка, экструзия, ковка, профилирование, штамповка, и гидроформовка.

Деформация перелома

Общий параметр, указывающий на формуемость и пластичность материала перелом деформация, которая определяется одноосным Тест на растяжку (смотрите 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 приблизительным 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.[1][2][3]Шея может появиться на определенном этапе формирования. Это признак локализованного Пластическая деформация. 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 разрушению материала, проявляющемуся 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 вспомогательная деформация поверхности равна нулю. Пределы формования - это особое свойство 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.Формирование предельных диаграмм часто используются для графического или математического представления формуемости. Многие авторы признают, что природа разрушения и, следовательно, Формирование предельных диаграмм по своей сути недетерминированы, поскольку большие вариации могут наблюдаться даже в рамках одной экспериментальной кампании.[4]

Возможность глубокой вытяжки

Классическая форма листоформовки - это глубокий рисунок, что делается путем рисования листа с помощью пробойник нажимая на внутреннюю область листа, тогда как боковой материал, удерживаемый держателем для заготовки, можно оттянуть к центру. Было замечено, что материалы с выдающейся способностью к глубокой вытяжке ведут себя анизотропно (см .: анизотропия ). Пластическая деформация поверхности значительно сильнее, чем в толщине. В коэффициент Ланкфорда (r) - особенное свойство материала, указывающее соотношение между деформацией по ширине и деформацией по толщине при испытании на одноосное растяжение. Материалы с очень хорошей способностью к глубокой вытяжке имеют р значение 2 или ниже. Положительный аспект формуемости по отношению к кривой предела деформации (диаграмма пределов формования ) видно на путях деформации материала, которые сосредоточены в крайнем левом углу диаграммы, где пределы формования становятся очень большими.

Пластичность

Другой режим отказа, который может возникнуть без разрывов, - это пластичный разрушение после пластической деформации (пластичность ). Это может произойти в результате деформации изгиба или сдвига (в плоскости или по толщине). Механизм отказа может быть из-за недействительности зарождение и расширение на микроскопическом уровне. Микротрещины и последующие макротрещины может появиться, когда деформация материала между пустотами превысила предел. В последние годы обширные исследования были сосредоточены на понимании и моделировании пластичный перелом. Подход заключался в выявлении пластичный пределы формования с использованием различных мелкомасштабных испытаний, которые показывают различные коэффициенты деформации или трехосные напряжения.[5][6] 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 метод конечных элементов и использование критериев формуемости, таких как кривая предела деформации (диаграмма пределов формования ) улучшают и, в некоторых случаях, необходимы для определенных процессов разработки инструментов (см. также: Моделирование формовки листового металла и Анализ формования листового металла ).

IDDRG

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

Рекомендации

  1. ^ Пирс, Р .: «Формовка листового металла», Адам Хильгер, 1991 г., ISBN  0-7503-0101-5.
  2. ^ Koistinen, D. P .; 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. ^ Страна, М .; Колозимо, Б. (30 апреля 2006 г.). «Логистический регрессионный анализ для экспериментального определения построения предельных диаграмм». Международный журнал станков и производства. 46 (6): 673–682. Дои: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.