يقترح هذا البروتوكول نظام الاختبار ذو محورين رواية المستخدمة في مقاومة تسخين ذو محورين الشد آلة اختبار لتحديد الرسم البياني تشكيل الحد (FLD) من الصفائح المعدنية في ظل ظروف ختم الساخنة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
A جهاز رواية ذو محورين اختبار لتحديد الحد تشكيل تحت الساخن شروط ختم
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يتم استخدام ختم الساخنة وعملية التبريد يموت القارص لتشكيل المكونات الهيكلية على شكل معقدة من المعادن ورقة. النهج التجريبية التقليدية، مثل الخروج من الطائرة وفي الطائرة الاختبارات، لا ينطبق على تحديد تشكيل حدود عند تسخين ويتم إدخال عمليات التبريد السريع قبل تشكيل لالتجارب التي أجريت في ظل ظروف ختم الساخنة. وقد تم تصميم نظام الاختبار ذو محورين الرواية في الطائرة وتستخدم لتحديد تشكيل حدود الصفائح المعدنية على مختلف مسارات سلالة، ودرجات الحرارة، ومعدلات إجهاد بعد التسخين والتبريد العمليات في المقاومة تسخين آلة الاختبار ذو محورين. الجزء الأساسي من نظام الاختبار ذو محورين هو جهاز ذو محورين، الذي ينقل قوة ذو محورين التي تقدمها آلة الاختبار ذو محورين لقوة ذو محورين. وقد تم تصميم نوع واحد من عينة صليبي والتحقق منها لاختبار القابليه للتشكيل من سبائك الألومنيوم 6082 باستخدام نظام الاختبار ذو محورين المقترحة. ايم الرقميوقد استخدم سن الارتباط (DIC) نظام مع كاميرا عالية السرعة لأخذ القياسات سلالة من عينة خلال تشويه. والهدف من اقتراح هذا النظام الاختبار ذو محورين هو تمكين حدود تشكيل سبيكة يتم تحديدها في مختلف درجات الحرارة ومعدلات الضغط في ظل ظروف ختم الساخنة.
المقدمة
وتواجه صناعة السيارات تحديا عالميا كبيرا للحد من استهلاك الوقود والتقليل من التلوث البيئي الناجم عن انبعاثات المركبات. تخفيض الوزن هو مفيد في تحسين أداء السيارات ويمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة بشكل مباشر 1. ويرجع ذلك إلى انخفاض القابليه للتشكيل المعادن ورقة في درجة حرارة الغرفة، وختم الساخنة وعمليات التبريد يموت الباردة (ويشار إلى حار ختم) وتستخدم 2 إلى تحسين القابليه للتشكيل من سبائك، وبالتالي الحصول على المكونات على شكل المعقدة في تطبيقات السيارات.
رسم تخطيطي حد تشكيل (FLD) هو أداة مفيدة لتقييم القابليه للتشكيل من سبيكة 3. خارج من الطائرة الاختبارات، مثل اختبار Nakazima 4 و 5 و في الطائرة الاختبارات، مثل اختبار Marciniak 6، 7، 8، وهوإعادة الطرق التجريبية التقليدية للحصول على مجالات آخرى من المعادن ورقة تحت مختلف الظروف 9 و 10 و 11. كما تم استخدم آلة الاختبار ذو محورين، أجهزة هيدروليكية للتحقيق في القابليه للتشكيل السبائك في درجة حرارة الغرفة 12 و 13.
ومع ذلك، فإن أيا من الأساليب المذكورة أعلاه قابلة للتطبيق لاختبارات القابليه للتشكيل في ظل ظروف ختم الساخنة، لأن عملية التبريد قبل مطلوب جنبا إلى جنب مع السيطرة على معدلات التدفئة والتبريد تشكيل. درجة الحرارة تشوه ومعدل سلالة من الصعب الحصول بدقة. لذلك، يقترح نظام اختبار القابليه للتشكيل الرواية في هذه الدراسة لتحديد تجريبيا حدود تشكيل المعادن ورقة في ظل ظروف ختم الساخنة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. إعداد العينات
- آلة شقة الكلب العظام والعينات صليبي من المواد التجارية سبائك الألومنيوم 6082 (AA6082) باستخدام قطع الليزر وجهاز كمبيوتر التحكم العددي (CNC) آلة طحن (للاختبارات القابليه للتشكيل في مسارات سلالة مختلفة بما في ذلك سلالة ذو محورين، طائرة، واجهاد-متساو ذو محورين تنص على).
- قياس سماكة من كل عينة صليبي وكل عينة الكلب العظام مع الفرجار رنيه ثلاث مرات في المنطقة قياس المركزية وحساب متوسط القيم. تأكد من أن سمك قسم قياس في عينة صليبي هو 0.7 ± 0.05 ملم وأن سمك العينة ذو محورين 1.5 ± 0.1 مم.
- رش طلاء السطح العلوي بأكمله من عينة صليبي باستخدام، رذاذ الطلاء الأسود شعلة المقاومة (قادرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 1093 درجة مئوية). انتظر حتى يجف الطلاء ثم رش مقاومة للهب، نقاط الطلاء الأبيض من طول الذراع لإنشاء مؤشر ستوكاستيكرش نمط لا بد من الاعتراف من قبل النظام DIC (انظر المثال في الشكل 1).
- ولد زوج من المزدوجات الحرارية في وسط السطح الخلفي (مقابل السطح المطلي) من العينة. قم بتوصيل الطرف الآخر من الحرارية للنظام التغذية المرتدة التحكم في درجة الحرارة لاختبار آلة ذو محورين لرصد ومراقبة تاريخ التغير في درجة الحرارة.
2. جمعية جهاز ذو محورين اختبار
- تجميع كل أجزاء من جهاز الفحص ذو محورين، بما في ذلك قاعدة لوحة، رمح المركزي، المدخلات والمخرجات لوحات للتدوير، عربات، المشبك، دليل القضبان، وربط قضبان جامدة (يظهر جهاز تجميعها في الشكل 2).
- باستخدام قضيب ربط، زوجين مدخلات لوحة للتدوير مباشرة إلى الفك المنقولة من المقاومة تسخين ذو محورين آلة اختبار الشد، والذي يوفر قوة الشد ذو محورين. زوجان مدخلات لوحة للتدوير إلى محرك رمح المركزي وزوجان هذه حملة رمح المركزي لوحة للتدوير الانتاج.
- تأكد من أن دوران لوحة للتدوير المدخلات حول محور الدوران يدور حملة رمح، وبالتالي الدورية لوحة للتدوير الانتاج الذي يقترن ذلك حول محور الدوران.
- في نهاية واحدة، زوجان كل من ربط قضبان جامدة إلى واحدة من نقاط الاتصال على لوحة للتدوير الانتاج. زوجان الطرف الآخر إلى واحدة من العربات.
ملاحظة: هذا سوف يتسبب في عربات مع أصحاب العينة أن ينزلق ذهابا وإيابا على طول القضبان مع احتكاك منخفضة، والتي يمكن تطبيقها قوة ذو محورين لعينة صليبي. - باستخدام البراغي المسمار، المشبك كل ذراع من العينة صليبي إلى النقل مع صاحب العينة والصفيحة العلوية.
- إعداد السيطرة في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين، كما هو مبين في الشكل (3) (أ). إرفاق أربعة كابلات لحام إلى كل زوج من السيطرة، والتي هي مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس وrespectively، وبالتالي ربط كابلات لحام لإمدادات الطاقة الكهربائية.
ملاحظة: منطقة موصل للكابلات لحام هو 50 مم (2) وتصنيف الحالي هو 345 A.- وضع السيطرة والمشبك من جهاز الفحص ذو محورين الى قسمين بين فكي آلة اختبار الشد ذو محورين وتشديد لهم داخل (الشكل 3 (أ)).
- إعداد جهاز الفحص ذو محورين في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين، كما هو مبين في الشكل (3) (ب).
- استخدام اثنين من إطارات والمسمار براغي على الجزء العلوي والسفلي من الجانبين قاعدة لوحة لإصلاح الجهاز في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين.
- وضع العينة في حامل العينة على رأس جهاز الفحص ذو محورين.
- ربط كل محطة من الكابلات اللحام لكل منطقة تحامل من العينة.
3. إعداد نظام التدفئة وتسقيه
- شارك بإحكامnnect كل منطقة تحامل من العينة إلى الأعلى لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي هي بمثابة القطب لأغراض التدفئة المقاومة.
- تشديد كابلات لحام مع محطات حلقة تجعيد لوحة أعلى من كل منطقة تحامل.
- اندلع الاتصال فوهات بخراطيم لنظام إخماد تدفق عالية مع العرض الجوي المنظم في 8000 كجم / م 2 الضغط للتبريد.
- استخدام أربعة فتحات لضربة جوية من الأسلحة من العينة إلى المنطقة المركزية للعينة.
ملاحظة: لا يتم توجيه فوهات على قسم قياس للتبريد لتجنب عرقلة المنطقة الوسطى من وجهة نظر الكاميرا.
4. إعداد نظام DIC
- قم بتوصيل كاميرا عالية السرعة للنظام DIC مع عدسة صغيرة إلى جهاز كمبيوتر. ضبط معدلات الإطار من الكاميرا إلى 25 إطارا في الثانية، 50 إطارا في الثانية، و 500 إطارا في الثانية من القائمة من معدلات الإطار (للاختبارات في تمتد معدلات سلالة من 0.01 / ث، 0.1 / ث و 1 / ثانية، على التوالي). تعيين قرارات كل ماالسحراء إلى 1280 × 1024 بكسل.
ملاحظة: معدلات الإطار تعتمد على عدد من نقاط البيانات التي سيتم جمعها. ويمكن جمع 200 نقطة على الأقل البيانات باستخدام الإعدادات أعلاه. - استخدام الضوء إضافي مع قوة 300 W للاختبارات بمعدلات عالية الضغط. نقطة الضوء مباشرة في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين.
- ضبط عدسة الكاميرا بحيث يكون موازيا لسطح العلوي من العينة في غرفة وتركيز الكاميرا على قسم قياس.
5. البرنامج التجريبي
- تشغيل المقاومة تسخين ذو محورين آلة اختبار الشد عن طريق النقر على زر التشغيل الثلاثي في برنامج حاسوبي لمراقبة.
يدير الكهرباء من خلال المواد AA6082 وارتفاع درجات الحرارة إلى درجة حرارة حل المعالجة الحرارية من 535 ° C 14 بمعدل التدفئة من 30 ° C / الصورة: ملاحظة. يتم استيعابه المواد في 535 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة، وهو ما يكفي لتسوية كاملة من رواسب. منظمة العفو الدوليةيستخدم ص تهب من نظام إخماد لإرواء المواد بمعدل التبريد من 15 إلى واحد من 3 درجات حرارة مرتفعة 100 ° C / ثانية المعين في نطاق 370-510 درجة مئوية. - تمتد العينة مع اختبار الجهاز ذو محورين بمعدل الضغط المستمر في نطاق ،01-1 / ق وتسجيل التاريخ تشوه عن طريق الضغط على زر الزناد متصلا كاميرا عالية السرعة يدويا.
ملاحظة: النزوح مدخلات من آلة الاختبار ذو محورين لاختبار الجهاز ذو محورين كان يسيطر عليها البرنامج المدمج في لاختبار آلة ذو محورين. - أداء الاختبارات في مسارات مختلفة سلالة تتكون من ذو محورين، سلالة الطائرة، والدول اجهاد ذو محورين 3 عن طريق ضبط تكوين جهاز الفحص ذو محورين.
- قطع اثنين من قضبان ربط معارضة للاختبارات ذو محورين. المشبك عينة الكلب العظام على جهاز الفحص ذو محورين وذلك لربط كابلات لحام، كما هو الحال في الخطوات 3،1-3.4. كرر الخطوات من 5،1-5،2.
- إصلاح عربتين تعارض قاعدة لوحة مع البراغي المسمار للحد من تشوه في الاتجاه المقابل للاختبار تحت ولاية سلالة الطائرة. المشبك عينة صليبي على جهاز الفحص ذو محورين وذلك لربط كابلات لحام، كما هو الحال في الخطوات 3،1-3،4. كرر الخطوات من 5،1-5،2.
- كرر الخطوات من 5.3.1-5.3.2 لكل حالة اختبار ثلاث مرات، وذلك باستخدام جديدة الكلب العظام والعينات صليبي.
6. معالجة البيانات
- استيراد جميع الصور التي سجلتها كاميرا عالية السرعة في البرنامج مرحلة ما بعد المعالجة واتبع الخطوات القياسية لتحليل البيانات وفقا لدليل البرامج.
- استخدام معيار ISO 3 لتحديد حدود تشكيل بالضغط على زر الوضع FLC في البرنامج.
ملاحظة: تم بالفعل دمج هذا الأسلوب في البرنامج معالجة الصور الارتباط. - بمناسبة كل نتيجة من حدود تشكيل في درجة حرارة مختلفةالصورة، معدلات الإجهاد، والتوتر مسارات في رسم تخطيطي.
- رسم وتشكيل المنحنيات الحد في جميع ظروف الاختبار للحصول على FLD من سبيكة ظل ظروف ختم الساخنة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
منذ مجالات آخرى هي غاية سلالة تعتمد مسار، تم التحقق من الخطي من مسار سلالة لكل حالة اختبار من خلال تحليل نتائج DIC. مسارات سلالة تتناسب طوال تشوه لكل حالة اختبار. مجموعة من نسبة إجهاد قاصر إلى تخصص ما يقرب -0.37 (حالة ذو محورين) إلى 0.26 (قرب حالة ذو محورين). من خلال تجهيز البيانات لشروط AA6082 مختلفة، وتشكيل البيانات الحد الأقصى لمسارات سلالة مختلفة تم تحديدها، وبالتالي، تم الحصول على مجالات آخرى لAA6082 في الظروف ختم الساخنة من خلال منحنى المناسب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
طرق الاختبار القابليه للتشكيل التقليدية المستخدمة لتحديد تشكيل حدود وعادة ما تكون قابلة للتطبيق إلا في درجة حرارة الغرفة. تقنية عرض يمكن استخدامها لتقييم القابليه للتشكيل المعادن لتطبيقات ورقة ختم الساخنة عن طريق إدخال جهاز الفحص ذو محورين جديدا لمقاومة تسخين آلة الاختبار ذو محورين. لا يمكن إجراء ذلك باستخدام الأساليب التقليدية لتطبيقات ختم الساخنة. الإعداد لأنظمة التدفئة والتبريد ونظام DIC أمر بالغ الأهمية في السيطرة على التوحيد من توزيع درجة الحرارة في العينة، وبالتالي إلى تسجيل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا البحث من قبل البرنامج الإطاري السابع للاتحاد الأوروبي (FP7 / 2007-2013) بموجب اتفاقية المنحة رقم 604240 ، عنوان المشروع "نظام صناعي يتيح استخدام تقنية معالجة المواد الحاصلة على براءة اختراع والتي أثبتت جدواها في المختبر لتشكيل الهياكل خفيفة الوزن منخفضة التكلفة لصناعات النقل (LoCoLite)."
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| سبائك الألومنيوم | سميث ميتال | 6082 | عينات بالقطع |
| بالليزر | LVD Ltd | HELIUS 25/13 | عينات القطع بالليزر |
| آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي | عينات آلة HAAS Automation | TM-2CE | عن طريق طحن |
| الفرجار الورني | Mitutoyo | 575-481 | السماكة |
| المقاومة آلة اختبار أحادية المحور التدفئة | Dynamic System Inc | Gleeble 3800 | محاكي المواد الحرارية الميكانيكية |
| نظام التبريد عالي التدفق | النظام الديناميكي Inc | 38510 | لتبريد الهواء |
| نظام ديناميكي للمزدوجات الحرارية | Inc | من النوع | |
| فوهة انديكسا | فوهة اندلعت 1/4 بوصة تجويف | ||
| كابلات لحام | LAPP Group | H01N2-D | |
| كاميرا عالية السرعة | Photron | UX50 | ل DIC اختبار |
| عدسة الكاميرا | نيكون | مايكرو 200 مم | |
| مصباح | Liliput | 150ce | 300 W |
| كمبيوتر محمول | HP | Campaq 2530p | للصور تسجيل |
| جهاز اختبار ثنائي المحور | تم تصنيعها بشكل مستقل | تم تصميم جميع الأجزاء وتصنيعها من قبل المؤلفين لاختبار ثنائي | |
| المحور Steel | West Yorkshire Steel | H13 | Mateials لجهاز الاختبار ثنائي المحور |
| برنامج معالجة ارتباط الصور | GOM | ARAMIS | نظام قياس عدم الاتصال والبيانات بعد التثبيت |
المراجع
- 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).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
