Protocol
1. Utvikling av en høytemperatur Forming Limit prognosemodell
- Laser kuttet prøvene for formbarhet tester fra aluminiumlegeringen AA6082 ark (1,5 mm tykkelse) i de utvalgte geometrier 12.
- Etse et gittermønster, som består av 0,75 mm diameter sirkulære punkter med regelmessig avstand på 1 mm, på overflaten av prøvene ved hjelp av en elektrolytisk metode 13.
- søke manuelt grafittfett som smøremiddel på den ikke-etset side.
- Monter dome testrigg i en høy hastighet hydraulisk presse 12. Bruk en 250 kN hydrauliske universell testing av maskinen.
- Varm opp kuppelen testrigg til en testing temperatur og sette trøkk på en konstant bevegelse hastighet. Deretter starte testen.
Merk: testing temperaturen er 300, 400 og 450 ° C, henholdsvis. Test hastigheter er 75, 250, og 400 mm / s. - Stoppe testen når den første forekomsten av necking.
Merk: Pressen Stroke (dvs. endelig prøvehøyde) er satt slik at necking er bare observert på de dannede prøven. - Mål den endelige prøven høyde ved hjelp av en høydemåler, og beregne belastninger og maksimal belastning priser (frekvensen av endring av belastning i forhold til tid) ved hjelp av en optisk 3D danner analysesystem. Analysere endringer i gitteravstanden for å beregne de påkjenninger ved hvert punkt av de dannede prøven.
- Sørg for at den optiske 3D danner analysesystem inkluderer et kamera, de dannet prøven, og kalibrering skala barer 14.
Merk: Prøven blir plassert i sentrum av en dreieskive og lukket med skala barer, og deres relative posisjoner er fastholdt i løpet av analysen. - Sett kameraet på et fast høyde (f.eks 50 cm) og vinkel (f.eks, 30, 50, eller 70 °) til prøven, og ta bilder over en komplett rotasjon (360 °) av dreieskiven, i trinn på 15 ° .
Merk: I present arbeid, ble tre sett av bilder hentet fra flere kamera høyder og vinkler for å kartlegge stammene over hele prøven 15. - Laste bildene inn i den optiske 3D forming analyse programvare, og fortsette å beregne stammer. Gjør dette ved å klikke på "beregne ellipser og bundle" -funksjonen, som oppdager gitterpunktene, etterfulgt ved å klikke på 'beregne 3D-punkter og rutenett' funksjon som bygger opp rutenettet.
Merk: Beregn stammene og visualisere det i evalueringen modus. - Utgang belastningen distribusjonene å bestemme grenseverdier stammer for hver prøve basert på ISO 12004 16, og plotte danner grense diagrammer for ulike formings hastigheter og forming temperaturer.
- Kalibrere et materiale modell for AA6082 ved forskjellige temperaturer fra 300 til 500 ° C og strekk prisene fra 0,1 til 10 s-1.
Merk: Materialet modell og konstanter for AA6082er beskrevet i referanse 17. - Implementere og forene Hosford anisotropisk utbyttet funksjon 18, Marciniak-Kuczynski (MK) teori 19 og materialet modellen i trinn 1.12 i en integrasjons algoritme, slik som å formulere danner grensen prediksjon modell.
Merk: Modellen er beskrevet i referanse 11. - Kalibrere og verifisere utviklet modellen for steg 1,13 bruker de eksperimentelle resultatene oppnådd i trinn 1.11.
- Forutsi danner rammene gjennom verifisert modell 11 fra trinn 1.14.
Merk: Figur 1 viser de oppnådde modellprediksjoner ved forskjellige temperaturer, ved en formingshastighet på 250 mm / s, eller ekvivalent, en strekkhastighet på 6,26 s-1.
2. Utvikling av en interaktiv Friksjon / Wear Model
- Utfør ball-på-disk tester for belagte (disc) prøver
- Forbered titannitrid (TiN) belegg på bærende stålGCr15 plate ved hjelp katoden bue og mid-frequency sputtering, med avsetnings parametrene gitt i referanse 20.
- Ved hjelp av et scanning elektronmikroskop (SEM), oppnå overflate / tverrsnitt topografien av den belagte prøven. Mål TiN belegg tykkelse gjennom SEM bilder ved å sammenligne topografi (lysstyrke og kontrakt) av base og belegg materialer.
Merk: De eksperimentelle prosedyrer kan bli funnet i referanse 20. - Bruke et hvitt lys inter-ferometric overflate pro-filometer for å oppnå overflateruhet av prøven. Plasser prøven under linsen og juster mikroskop for å oppnå klar overflatestruktur. Belyse prøven og justere vinklene x og y-aksene å observere tydelige forstyrrelser strimler (som kan overvåkes fra skjermen). Sett brutto deepness i programvaren og starte målingen. Skanner automatisk prøveoverflaten og beregne overflateruhet.
- Vurdere heftstyrke of prøven ved hjelp av en mikro-ripe tester. Påfør en økende belastning (maks 50 N) og en ripe avstand (maks 5 mm) på TiN belegg. Bestemme den kritiske lasten forårsaker svikt av belegget og oppnå de mikroskrape kurvene 20.
- Vurdere hardheten av prøven ved bruk av en hardhet indenter. Påfør en statisk belastning på 20 N på prøven i 15 s. Mål diagonalen av inntrykk gjort av indenter, og deretter få hardhetsverdiene fra testeren.
- Gjennomføre ball-on-plate tester på en tribometer i et omgivende miljø (temperatur 25 ° C, fuktighet 30%). Bruk en 6 mm diameter WC-6% ball (mikro-hardhet 1780 HV, slitestyrke 1380 N / cm, elastisk modulus 71 GPa) som motpart mot den belagte platen. Justere den relative glidehastighet på 5 mm / s. Påfør en normal belastning på 200 N. starte motoren og ta opp friksjonsverdier ved hjelp av tribometer. Avbryte testen ved 180 s, 350 s, 400 s og 450 s, henholdsvis, for å analysere slitasjen spor ved hjelp av en optical mikroskop 20.
- Mål topografi den slitte overflaten ved hjelp av et hvitt lys interferometrisk overflaten profilometer etter testing.
- Gjenta testene (Trinn 2.1.6) med ulike normale belastninger (300 N, 400 N).
- Bestem utviklingen av friksjonskoeffisienten til nedbryting av hardt belegg, preget av en kraftig økning i friksjonskoeffisienten
- Plott utviklingen av friksjonskoeffisienten mot tiden etter registrering av friksjonsverdier i trinn 2.1.6.
Merk: Utviklingen av friksjonskoeffisienten er presentert i referanse 20. - Vurdere utviklingen av friksjonskoeffisienten i form av slitasje oppførsel og de tilhørende mekanismer.
Merk: Utviklingen av friksjon er preget inn i tre ulike faser: (i) lav friksjon scenen, (ii) pløying friksjon scenen, og (iii) belegg sammenbrudd scenen 20,21. - Vurdere slitasje sTates 180 s ved manuelt å avbryte testen, og deretter analysere slitasje spor ved hjelp av et optisk mikroskop.
Merk: Dette trinnet er å undersøke slitasje rusk for lav friksjon scenen som beskrevet i trinn 2.2.2. - Gjenta trinn 2.2.3 ved 350 s, 400 s og 450 s, henholdsvis.
- Plott utviklingen av friksjonskoeffisienten mot tiden etter registrering av friksjonsverdier i trinn 2.1.6.
- Utvikle interaktive friksjon modell
- Karakterisere den samlede friksjonskoeffisienten μ ved å kombinere det første friksjons μ α med pløying friksjon over maskinvare partikler um Pc (som vist i ligning (1).) 20.
(1)
- Kombiner pløying friksjon mellom kulen og substratet (μ Ps) med den øyeblikkelige beleggtykkelse (h) for å modellere belegget sammenbrudd induserte sterk økning av den pløying friksjon μ Pc (Eq. (2)).
Notat: I dette tilfellet, μ Pc lik μ Ps når den gjenværende beleggtykkelsen er null (som indikerer fullstendig sammenbrudd av det harde belegget).
(2)
hvor λ 1 og λ 2 er modellparametere som innføres for å representere den fysiske betydning av slitasjeprosessen. λ 1 beskriver påvirkningen av store innesluttede partikler fra slitasjedeler, og λ 2 representerer intensiteten til pløying friksjon virkning, som er kjennetegnet ved helningen av friksjonskoeffisienten. - Bruker en tidsbasert integrasjonsalgoritme for å oppnå utvikling av de gjenværende beleggtykkelse og modellere den akkumulerte slitasjen under varierende forhold for kontakt. Oppdatering av beleggtykkelsen i hver beregningssløyfen ved Eq. (3).
(3)
hvor h 0 er den første beleggtykkelse og er tidsavhengig slitasjen av belegget. - Endre Archard sin slitasje lov 22 (Eq. (4)) og implementere den i nåværende modell.
(4)
hvor K er slitasjen koeffisienten, P er kontakttrykket, er v glidehastigheten, og H c er den kombinerte hardheten av belegget og substratet. - Bruk Korsunsky modell for å beregne den samlede hardhet (Eq. (5)).
(5)
hvor H s er hardheten av underlaget, er α hardhet forholdet mellom belegg og substrat og β er innflytelsen koeffisienten av tykkelsen. - Representere belastning avhengige parametre X 1 og K ved kraft law ligninger.
(6)
(7)
hvor κ λ1, κ K, Ν λ1 og Ν K er vesentlige konstanter knyttet til utviklingen av friksjon 20. - Monter interaktiv friksjon modellen til de eksperimentelle resultatene ved hjelp av en integrasjon algoritme utviklet i forfatternes gruppe å bestemme modellparametere.
- Karakterisere den samlede friksjonskoeffisienten μ ved å kombinere det første friksjons μ α med pløying friksjon over maskinvare partikler um Pc (som vist i ligning (1).) 20.
hvor h 0 er den første beleggtykkelse og er tidsavhengig slitasjen av belegget. 
3. KBC-FE Simulering Case Studies
- KBC-FE simulering case study 1: prediksjon danne grensen under varme stempling forhold
- Opprett og navngi et nytt simuleringsprosjekt i FE simuleringsprogram. Velg prosessen som "Stamp hot forming" og løser typen som "PAM-AutoStamp 'nårsparer prosjektet.
- Importer døren indre dør ved å klikke på "Import verktøy CAD" og deretter "Import & transfe r 'døren indre' IGS 'geometri filen til FE simuleringsprogram grafisk grensesnitt. Velg "Varmstempling 'strategi for meshing av verktøy. Navn på importerte objektet som "Die".
- Gjenta trinn 3.1.2 og "import" gjenstander av henholdsvis Punch og Blankholder,.
- Klikk på "Blank" under "Oppsett" -kategorien. Klikk "Legg til blank 'i' Blank redaktør, og setter" New objekt "som" Blank ". Deretter velger du typen som "Surface Blank".
- Velg "Outline" for definisjonen type og importere den tomme formen by klikke på "Import fra CAD-fil". Definer "Refinement" som "pålagt nivå" og velg nivå 1 under "Mesh alternativer '. Slå av 'Automatisk meshing "og sette" Cap størrelse' til 4 mm.
- Definer materialegenskaper i 'Blank editor ". Klikk på "Load et materiale" under kategorien "Material". Velg "AA6082 '(enhet: mm · kg · ms · C) materiale som materialegenskaper. Sett "rulleretning 'til' x = 1 '. Sett "Blank tykkelse" til 2 mm, og den blanke "Initial temperatur" til 490 ° C.
Merk: materialegenskaper og materialmodell er beskrevet i referanse 17. - Klikk på "Process Oppsett "-kategorien og velg" + "ikonet for å laste inn en ny makro. Bla til ' Stamp Hotforming "og velg" HF_Validation_DoubleAction_GPa.ksa'. I "Tilpass" dialogen, aktivere Blank, Die, Punch, og Blankholder. Under fanen 'Stages', aktivere Gravity, Holding, stempling, og Quenching.
- Sett alle parametere i "Objekter attributter" under "Oppsett" -kategorien for å samsvare med den faktiske eksperimentelle oppsettet (blank holdekraft = 50 kN, forming hastighet = 250 mm / s, friksjon koeffisient = 0,1, varmeoverføringskoeffisientene 23 som en funksjon av gap og kontakttrykk).
- Klikk på Sjekk ikonet for å sjekke simuleringen sette opp og sikre at ingen feil i innstillingene ovenfor.
- Klikk "Beregning" ikonet for å starte silering.
Merk: Programvaren registrerer 11 stater under simuleringen i en vertsmaskin. - Etter fullførelse av simulering, hensyn til de simuleringsresultater i FE simuleringsprogram grafisk grensesnitt, og fortsette å spille inn en "skript" for en handling å eksportere kontur verdier, dvs. stor belastning (membran), mindre strekk (membran), og temperaturen av alle de tomme elementer, for en bestemt simulering tilstand. Klikk "record" og eksport kote verdiene manuelt. Klikk "stopp" for å stoppe opptaket. Lagre skriptet slik som å gjenta den samme handlingen for alle 11 simulerings stater.
- Klikk "play" ikonet for å laste skriptet, klikker du "gjøre alt" for å eksportere kontur verdier.
Merk: For enkelte kontur / tilstand, eksporterer programvaren automatisk verdiene i 'ASCII' filer under "major_strain_statenumbra ',' minor_strain_statenumber ', og' temperature_statenumber ', henholdsvis. - Lagre alle de eksporterte filene til en sky datamaskin. Kjør 'innsnevring prediksjon modell' (dvs. sky modul code) sammen med alle de eksporterte filene i skyen datamaskinen.
- Forutsi begynnende innsnøring ved bruk av formingsgrensen anslagsmodell i skyen datamaskinen.
Merk: Denne modellen 11 gir brukerne muligheten til å kjøre prediksjon modellen på et enkelt element eller alle elementer av tomt. - Manuelt inn simulerings detaljer / parametere i 'innsnevring prediksjon modell'. Input antall stater i simuleringen (staten 11), total slag av stempling prosessen (157 mm), stempling hastighet (250 mm / s), stamme spekter av interesse (elementet utvalgskriterium, f.eks belastning> 0,2) og alle elementer.
Merk: strainnen rekkevidde begrenser de elementene som necking kan finne sted ved å sette et element kriterium, for eksempel, er det bare de elementer med en endelig stor belastning som er større enn 0,2 utvalgt for videre evaluering i modulen. - Etter avsluttet modul beregningen i skyen datamaskinen automatisk lagre alle data (necking prediksjonsresultater) inn formatert 'ASCII-filer.
- Legg den endelige tilstand FE simuleringsresultatene. Under "Contours-fanen, klikk på" Importert "og deretter" Skalar verdier ". Velg 'ASCII-fil hentet fra trinnet ovenfor. Vise necking prediksjonsresultater i FE simuleringsprogram.
- KBC-FE simulering case study 2: verktøyets levetid prediksjon henhold multi-syklus lasteforhold
- Opprett og navngi et nytt simuleringsprosjekt i FE simuleringsprogram. Velg process som "Standard stempling" og løser typen som "PAM-AutoStamp 'når du lagrer prosjektet.
- Importer die geometri ved å klikke på "Import verktøy CAD" og deretter "Import & transfer 'U-formen die' IGS 'geometri fil inn FE simuleringsprogram grafisk grensesnitt. Velg 'godkjenning' strategi for meshing av verktøy. Navn på importerte objektet som "Die".
- Gjenta trinn 3.2.2 til å importere objekter av Punch og Blankholder hhv.
- Klikk på "Blank" under "Oppsett" -kategorien. "Legg til blank 'i' Blank redaktør, sette 'New målsettinger t" som "Blank", og velg deretter den typen som "Surface Blank". Velg 'Fire points 'for definisjonen typen og angi blank størrelse til 120 × 80 mm 2. Definer "Refinement" som "pålagt nivå": nivå 1 under "Mesh alternativer '. Slå av 'Automatisk meshing "og sette" Cap størrelse' til 1,5 mm.
- Definer materialegenskaper i 'Blank editor ". Klikk på "Load et materiale" under kategorien "Material". Velg "AA5754-H111 '(enhet: mm · kg · ms · C) materiale som materialegenskaper. Sett "rulleretning 'til' x = 1 '. Sett "Blank tykkelse 'til 1,5 mm.
- Klikk på "Process" under "Oppsett" -kategorien og velg "+" ikonet for å laste inn en ny makro. Bla til' Stamp Feasibility' og velg 'SingleActioin_GPa.ksa'. I "Tilpass" dialogen, aktivere Blank, Die, Punch, og Blankholder. Under 'Stages ", aktivere Gravity, Holding, og stempling.
- Sett alle 'parametre' i simuleringen til å korrespondere med selve oppsettet av eksperimentet (blank holdekraften = 5, 20, 50 kN, respektivt, forming hastighet = 250 mm / s, friksjon koeffisient = 0,17).
- På Sjekk simulering oppsett og sikre at ingen feil i innstillingene ovenfor.
- Klikk på "Computation" -ikonet og starte 'Computation "for en 11-state U-form bøyd simulering i en vertsmaskin.
- Etter gjennomføringen av simuleringen, eksportere »koordinere data og Enes kontakt trykkdataene automatisk for arbeidsstykket ogverktøy (punsj, dør og blank holder) som "ASCII 'filer (som per trinn 3.1.11 og 3.1.12).
- Lagre alle de eksporterte filene til en sky datamaskin. Kjør "verktøy livet prediksjon modul 'sammen med alle de eksporterte filene i skyen datamaskinen.
- Manuelt legge forming parametere i "verktøy livet prediksjon modul '. Inngangs følgende parametre: antall stater (state 11), total hjerneslag (70 mm), stempling hastighet (250 mm / sek) og innledende friksjonskoeffisient (0,17).
- Velg verktøyet (punsj, dø, eller blank holder), og deretter starte beregning for et enkelt element eller alle elementene.
- Etter fullførelse av modulen beregningen i skyen datamaskinen automatisk lagre alle data (inkludert øyeblikkelige gjenværende beleggtykkelse og friksjonskoeffisienten) til format 'ASCII' filer.
- Load og vise gjenværende beleggtykkelse og frictipå koeffisienten for de aktuelle elementer i FE simuleringsprogram (som per trinn 3.1.17).
Representative Results
KBC-FE Simulering for tverrsnittminsking Tippe
I en varm stempling prosess, vil bruken av et form optimalisert blank ikke bare spare materialkostnader, men også bidra til å redusere forekomsten av defekter, så som necking, sprengning, og rynker. Den innledende blank form påvirker materialflyt betydelig under forming, og dermed en fornuftig utforming av den tomme formen er avgjørende for å lykkes i den varme stempling prosessen og kvaliteten på sluttproduktet. For å redusere innsatsen med prøving og feiling eksperimenter for å bestemme optimal blank geometri, ble KBC-FE simulering vist seg å være en svært effektiv metode for å minimere de områdene med innsnevring. Ved hjelp av denne teknikk, tar hver simulering omtrent 2 timer, mens den parallelle skyen modulen beregning for innsnøring forutsigelse blir fullført i løpet av 4 timer.
Figur 4 viser utviklingen av den tomme formen brukes i varme stempling, et eksempel på automotive dør indre komponent. Den innledende blank form, adoptert fra en konvensjonell kaldt stempling prosessen, ble først brukt i KBC-FE simulering. Eksperimentelle resultater i figur 4 (a) viser at store feil (har sprekker eller innsnevring) områder er synlige etter varmt stempling. Etter en iterasjon av den tomme form optimalisering, kan det sees på figur 4 (b) at en nesten fullstendig vellykket panel er utformet med mye mindre necking, sammenlignet ved å bruke den første blank form. Det kan sees at det fremdeles er en indikasjon på innsnøring på lommene i den øvre høyre og venstre hjørner av panelet. Etter ytterligere optimalisering i figur 4 (c), ble optimalisert blank form til slutt oppnådd uten noen synlig necking på panelet. Den optimaliserte blank form bestemmes av KBC-FE simulering ble verifisert eksperimentelt gjennom varm stemplingforsøk utført på en helautomatisk produksjonslinje som tilbys av en produksjonssystemprodusenten.
KBC-FE Simulering for verktøyets levetid Tippe
Konvensjonelle FE simuleringer av metallformingsprosesser utføres for en enkelt syklus. Imidlertid, i et produksjonsmiljø, vil flere formingssykluser utført på et gitt verktøy, hvor det er funnet at en økning i antallet formingssykluser resulterer i en økt variasjon mellom de dannede komponentene. Denne variasjonen i løpet av multi-syklus verktøy lasting er et resultat av endrede overflatetopografi. For eksempel vil den multi-syklus lasting av formingsverktøy med funksjonelle belegg fører til en beleggtykkelsesreduksjon på grunn av slitasje. Dessuten vil nedbrytning av belegget også bli påvirket ved å danne parametere, slik som den belastning / trykk, forming hastigheter, etc. KBC-FE teknikk muliggjørsimulering av metall dannende prosesser i henhold til multi-syklus belastningsforhold, noe som er vesentlig for den i-levetiden forutsigelse av formingsverktøy med avanserte funksjonelle belegg.
For å undersøke effektene av blank holdekraft på verktøyets levetid, tomme holdekraft verdier av 5, 20 og 50 kN ble kontrollert for konstant dannelse hastighet på 250 mm / s. Figur 5 viser den resterende verktøy beleggtykkelse fordeling med forskjellige tomme holdekraften etter 300 danner sykluser. Det indikerer klart at det gjenværende beleggtykkelsen avtar med en økning i den tomme holdekraften.
Figur 6 viser trykk og gjenværende beleggtykkelse fordeling med tomme holdekraften på henholdsvis 5, 20 og 50 kN, langs det krumlinjede avstand av dysen etter 300 danner sykluser. Siden regionen AB representerer die entforsikring region i U-form bøyd prosess, trykket og den relative slitasje avstand i dette område var mye høyere enn andre deler av dysen. Følgelig, den slitasjen av belegget hovedsakelig fant sted i dette området. Det er to toppverdier av beleggtykkelsesreduksjon på 20 kN og 50 kN som svarer til de to toppene under trykk. I mellomtiden, det gjenværende beleggtykkelsen avtar med økning av emnet holdekraft. Den laveste rester beleggtykkelser med tomme holdekraften av 5, 20 og 50 kN, var 0,905, 0,570, og 0,403 mikron, henholdsvis, hvor den første beleggtykkelsen var 2,1 mikron.
Figur 1: Sammenligning mellom eksperimentelle og forutsagte danner grense stammer ved forskjellige temperaturer. Formings grense stammer øke etter hvert som temperaturen øker, ved en konstant hastighet på 250 mm/ s, eller ekvivalent, en strekkhastighet på 6,26 s-1. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: Skjematisk diagram for kunnskapsbasert sky FE simulering av et metall forming prosess. Kommersiell FE simuleringsprogram, brukes til å kjøre simuleringen og eksportere resultatene som kreves for de enkelte modulene. Modulene, f.eks, formbarhet, varmeoverføring, post dannende styrke (mikro), verktøyets levetid prediksjon, verktøy design osv, arbeide samtidig og uavhengig i skyen, og dermed muliggjør integrering av cutting edge kunnskap fra flere kilder i FE simuleringer . Vennligst click her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Geometri av arbeidsstykket og verktøy for U-form bøyd simulering. Verktøyene, dvs. slag, plateholderen og dø, er modellert ved hjelp av stive elementer. Skallelementer brukes for arbeidsstykket (tomme) elementer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: Utviklingen av blank form for varm stempling av en dør indre panel (vist i FE simulering). Venstre: Tallene i grønne rammer representere tomme figurer på hvert optimalisering scene, og de i rødtrammer svarer til den tomme form før dens optimalisering. Høyre: tverrsnittminsking prediksjonsresultater på hvert optimalisering scenen. (A) Første resultater med stor svikt (sprekkdannelse / necking vist i rød farge), (b) Redusert svikt med noen necking etter første trinn av optimaliseringen, (c) Slutt optimalisert blank form med ingen synlig necking. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: De resterende belegg tykkelse fordeling (vises i FE simulering) med tomme holdekraften av: (a) 5 kN, (b) 20 kN, og (c) 50 kN, etter 300 danner sykluser ved en konstant stempling hastighet på 250 mm / s. Vær så snillKlikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6: Prediksjon av kontakttrykk og gjenværende beleggtykkelse med tomme holdekraften av: (a) 5 kN, (b) 20 kN, og (c) 50 kN, langs det krumlinjede avstand av dysen ved en konstant stempling hastighet på 250 mm / s. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Discussion
KBC-FE simuleringsteknikk muliggjør avanserte simuleringer som skal utføres av området ved hjelp av dedikerte moduler. Den kan kjøre funksjonelle moduler på en sky miljø, som lenker opp noder fra ulike spesialiseringer, for å sikre at simuleringer er utført så nøyaktig som mulig. De kritiske aspekter i KBC-FE-simulering kan innebære uavhengighet av FE-koder, effektivitet av beregningen, og nøyaktigheten av de funksjonelle moduler. Realiseringen av hver avanserte funksjoner i en modul vil stole på utvikling av en ny modell og / eller en ny eksperimentell teknikk. For eksempel er det som danner grense-modulen utviklet basert på den nye enhetlig danner grense anslagsmodell 11, og friksjonen verktøyets levetid forutsigelse modul har i dag er utviklet ved gjennomføringen av det interaktive friksjon modell 20. KBC-FE simuleringsteknikk tilbyr også funksjonen for selektiv beregning, dvs. bare de elementene oppfylle valgkriterier er valgt for videre evaluering i de enkelte modulene. For eksempel, velger verktøyets levetid forutsigelse modulen automatisk elementene for hvilke det harde belegget har en tendens til sammenbrudd, ved vurdering av slitasjen av alle elementene i den første formingssyklus, således vanligvis mindre enn 1% av elementene vil bli valgt for ytterligere verktøyets levetid evalueringer i henhold til multi-syklus lasteforhold. I foreliggende undersøkelser, kan verktøyet liv forutsigelse etter 300 sykluser som danner fullføres i løpet av 5 min.
Ved å utføre slike tester, kalibratorer følgelig kunne formingsgrensen modellen brukes for å danne prosess simuleringer for å dermed bestemme de optimale parameterne for fremstilling av en komponent fra slike legeringer med hell, og uten forekomst av innsnøring. Formings grense anslagsmodell ble utviklet som en sky modul som var uavhengig av FE programvare blir utnyttet, og kan brukes på alle FE programvare for å vurdere formbarheten av et materiale i løpet avforming, uten kompliserte subrutiner 17. Ved å importere de relevante data inn i modellen, kan beregninger utføres for å avgjøre om svikt vil oppstå i områder av komponenten som brukeren kan spesifisere, sparer beregningsressurser. Imidlertid bør det bemerkes at når spenning-belastningskurver blir matet inn i FE programvare gjennom en enkel oppslagstabell, kan det være vanskelig å fullt ut å representere materialegenskaper ved forskjellige temperaturer og strekk priser under simulering.
I verktøyets levetid prediksjon modul, kan friksjons oppførsel under forming forutsies ved å importere de nødvendige deformasjon historie data inn i verifisert friksjon modul 20, og deretter importere diskrete datapunkter beregnet av skyen modul for hvert element tilbake i FE-programvaren. Dette sikrer at den avanserte friksjonsmodulen kan brukes av alle FE koder, uavhengig av deres evne til å inkorporere bruker-subrutiner. I tillegg, module kan kjøres i parallell for ytterligere å redusere beregningstiden. Den interaktive friksjon / slitasje modell antas fravær av slitasjepartikler under den første glidende, og som et resultat, ville det være rimelig å forvente en konstant utgangsverdi av friksjonskoeffisienten 0,17 20. Selv om denne modellen viste utviklingen av friksjon fordeling, friksjonsegenskaper under en formingsprosess er meget komplisert, og det er vanskelig å fullstendig integrere den komplekse friksjonsegenskaper fra skyen modulen inn i FE simulering.
Som en fremtidig teknologi, vil KBC-FE simulering stole på utvikling av dedikerte og robust internett baserte FE simulering programvarepakker, noe som ville kreve en svært lønnsom, men helt annen forretningsmodell som skal etableres av programvareutviklere. I tillegg må en dedikert interne nettverket som skal bygges i løpet av de samarbeidende parter for å sikre data sikkerhet og kontroll påliteligheten til industrielle systemet.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AA6082-T6 | AMAG | Material | |
| AA5754-H111 | AMAG | Material | |
| 1,000 kN high-speed press | ESH | Forming press | |
| ARGUS | GOM | Optical forming analysis | |
| PAM-STAMP 2015 | ESI | FE simulation software | |
| Matlab | MathWorks | Numerical calculation software | |
| Gleeble 3800 | DSI | Uniaxial tensile test | |
| High Temperature Tribometer (THT) | Anton Paar | Friction property test | |
| NewViewTM 7100 | ZYGO | Surface profilometer | |
| Magnetron sputtering equipment | Coating deposition | ||
| Microhardness tester | Wolpert Wilson Instruments | ||
| Nano-hardness indenter | MTS |
References
- Miller, W. S., et al. Recent development in aluminium alloys for the automotive industry. Mater. Sci. Eng. A. 280 (1), 37-49 (2000).
- Bolt, P. J., Lamboo, N. A. P. M., Rozier, P. J. C. M. Feasibility of warm drawing of aluminium products. J. Mater. Process. Tech. 115 (1), 118-121 (2001).
- Li, D., Ghosh, A., et al. Effects of temperature and blank holding force on biaxial forming behavior of aluminum sheet alloys. J. Mater. Eng. Perform. 13 (3), 348-360 (2004).
- Toros, S., Ozturk, F., Kacar, I. Review of warm forming of aluminum-magnesium alloys. J. Mater. Process. Tech. 207 (1-3), 1-12 (2008).
- Wang, L., Strangwood, M., Balint, D., Lin, J., Dean, T. A. Formability and failure mechanisms of AA2024 under hot forming conditions. Mater. Sci. Eng. A. 528 (6), 2648-2656 (2011).
- Wang, L., et al. TTP2013 Tools and Technologies for Processing Ultra High Strength Materials. , Austria, Graz. (2013).
- El Fakir, O., et al. Numerical study of the solution heat treatment, forming, and in-die quenching (HFQ) process on AA5754. Int. J. Mach. Tool. Manu. 87 (0), 39-48 (2014).
- Raugei, M., El Fakir, O., Wang, L., Lin, J., Morrey, D. Life cycle assessment of the potential environmental benefits of a novel hot forming process in automotive manufacturing. J. Clean. Prod. 83, 80-86 (2014).
- Liu, J., Gao, H., Fakir, O. E., Wang, L., Lin, J. HFQ forming of AA6082 tailor welded blanks. MATEC Web of Conferences. 21 (05006), (2015).
- Karbasian, H., Tekkaya, A. E. A review on hot stamping. J. Mater. Process. Tech. 210 (15), 2103-2118 (2010).
- El Fakir, O., Wang, L., Balint, D., Dear, J. P., Lin, J. Predicting Effect of Temperature Strain Rate and Strain Path Changes on Forming Limit of Lightweight Sheet Metal Alloys. Procedia Eng. 81 (0), 736-741 (2014).
- Shi, Z., et al. the 3rd International Conference on New Forming Technology. , Harbin, China. 100-104 (2012).
- Electrolytic Marking [Internet]. , Ostling Etchmark. Staford. Available from: http://www.etchmark.co.uk/marking-tech/electrolytic/ (2015).
- ARGUS - Optical Forming Analysis [Internet]. , GOM mbH. Braunschweig. Available from: http://www.gom.com/metrology-systems/system-overview/argus (2015).
- ARGUS User Manual. , GOM mbH. Germany. Available from: http://www.gom.com/3d-software/download.html (2016).
- ISO12004. Metallic materials -- Sheet and strip -- Determination of forming-limit curves. , Available from: http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=43621 (2008).
- Mohamed, M. S., Foster, A. D., Lin, J., Balint, D. S., Dean, T. A. Investigation of deformation and failure features in hot stamping of AA6082: Experimentation and modelling. Int. J. Mach. Tool. Manu. 53 (1), 27-38 (2012).
- Hosford, W. F. Comments on anisotropic yield criteria. Int. J. Mech. Sci. 27 (7), 423-427 (1985).
- Marciniak, Z., Kuczyński, K. Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal. Int. J. Mech. Sci. 9 (9), 609-620 (1967).
- Ma, G., Wang, L., Gao, H., Zhang, J., Reddyhoff, T. The friction coefficient evolution of a TiN coated contact during sliding wear. Appl. Surf. Sci. 345, 109-115 (2015).
- Põdra, P., Andersson, S. Simulating sliding wear with finite element method. Tribol. Int. 32 (2), 71-81 (1999).
- Archard, J. F. Contact and Rubbing of Flat Surfaces. J. Appl. Phys. 24 (8), 981-988 (1953).
- Liu, X., et al. Determination of the interfacial heat transfer coefficient in the hot stamping of AA7075. MATEC Web of Conferences. 21 (05003), (2015).
