Protocol
1. Utveckling av en High Temperature Forming Limit Prediction Model
- Laserskuren proverna för formbarhet tester från aluminiumlegering AA6082 ark (1,5 mm tjocklek) i den valda geometrierna 12.
- Etch ett rutmönster bestående av 0,75 mm diameter cirkulära punkter med jämn delning av 1 mm på ytan av proverna med hjälp av en elektrolytisk metod 13.
- tillämpas manuellt grafitfett som ett smörjmedel på den icke-etsade sida.
- Montera kupolen testriggen i en hög takt hydraulisk press 12. Använd en 250 kN hydraulisk universell maskin för provning.
- Värma upp kupolen provningsrigg till en testtemperatur och ställa stansen vid en konstant rörelsehastighet. Därefter initierar testet.
Notera: De testtemperaturerna är 300, 400, och 450 ° C, respektive. Testhastigheter inkluderar 75, 250, och 400 mm / s. - Stoppa testet vid den första förekomsten av halsformnings.
Obs: Press Stroke (dvs., slutlig preparat höjd) är inställd så att halsnings bara observeras på de formade provstycket. - Mät den slutliga provhöjden med hjälp av en höjd mätare, och beräkna stammar och högsta töjningshastigheter (förändringstakten av stam med avseende på tid) med hjälp av en optisk 3D bildar analyssystem. Analysera förändringarna i rutnätet för att beräkna de påfrestningar vid varje punkt av de bildade provet.
- Se till att den optiska 3D bildar analyssystem innefattar en kamera, de bildade provet, och kalibrering skala stänger 14.
Notera: Provet placeras i centrum av en skivspelare och inneslutna med skal barer, och deras relativa positioner är som hålls fast under varaktigheten av analysen. - Ställa in kameran vid en fast höjd (t.ex. 50 cm) och vinkel (t.ex. 30, 50, eller 70 °) till provet, och ta bilder under en fullständig rotation (360 °) av vridbordet, i steg om 15 ° .
Obs: I present arbete, tre uppsättningar av bilder förvärvades från flera kamera höjder och vinklar för att kartlägga de stammar över hela provet 15. - Ladda bilderna i den optiska 3D bildar analysprogram, och fortsätt att beräkna stammar. Gör detta genom att klicka på "dator ellipser och bunt" -funktion, som detekterar gallerpunkterna, följt genom att klicka på "Beräkna 3D-punkter och rutnät" funktion som bygger upp nätet.
Obs: Beräkna stammar och visualisera det i utvärderingen läge. - Utgång stammen distributioner att bestämma gräns stammar för varje prov baserat på ISO 12004 16, och plotta formningsgränsdiagram för olika formningshastigheter och formningstemperaturer.
- Kalibrera en materialmodell för AA6082 vid olika temperaturer från 300 till 500 ° C och töjningshastigheter från 0,1 till 10 s -1.
Obs! Materialmodell och dess konstanter för AA6082beskrivs i referens 17. - Genomföra och förena Hosford anisotropa funktion avkastning 18, Marciniak-Kuczynski (MK) teori 19 och materialet modellen i steg 1,12 i en integrations algoritm för att formulera formningsgränsen prognosmodellen.
Notera: Modellen beskrivs i referens 11. - Kalibrera och verifiera den utvecklade modellen för steg 1,13 med hjälp av experimentella resultat som erhållits i steg 1,11.
- Förutse formnings gränser genom verifierad modell 11 från steg 1,14.
Beakta: Figur 1 visar de resulterande modellprognoser vid olika temperaturer, vid en formningshastighet av 250 mm / s, eller ekvivalent, en töjningshastighet av 6,26 s -1.
2. Utveckling av en interaktiv Friktion / Wear Modell
- Utför boll-on-skiva test för bestruket (skiva) exemplar
- Förbered titannitrid (TiN) beläggningar på lagerstålGCR15 skiva med katodbåge och mellanfrekvens magnetronförstoftning, med deponerings parametrar som anges i referens 20.
- Med användning av ett svepelektronmikroskop (SEM), erhålla yta / tvärsnitt topografin hos det belagda provet. Mäta TiN beläggningstjockleken genom SEM-bilder genom att jämföra topografi (ljusstyrka och kontrakt) av bas- och beläggningsmaterial.
Obs: De experimentella procedurer kan hittas i referens 20. - Använda ett vitt ljus inter ferometric yta pro-filometer att erhålla ytgrovhet av provet. Placera provet under objektivet och justera mikroskop för att få tydlig ytstruktur. Belysa provet och justera vinklar x och y-axlarna för att observera tydliga interferensband (som kan övervakas från skärmen). Ställ brutto DJUP i programvaran och börja mätningen. skanna automatiskt provytan och beräkna den ytjämnhet.
- Utvärdera vidhäftande styrka of provet med en mikro-scratch testare. Applicera en ökad belastning (max 50 N) och en repa avstånd (max 5 mm) på TiN beläggningen. Bestäm den kritiska belastningen orsakar fel i beläggningen och få mikroskrap kurvorna 20.
- Utvärdera hårdhet av provet med en hårdhet indenter. Applicera en statisk belastning av 20 N på provet i 15 sekunder. Mät diagonalen av intrycket av indenter, och sedan få hårdhetsvärden från testaren.
- Genomföra ball-on-disc tester på ett tribometer i en omgivande miljö (temperatur 25 ° C, luftfuktighet 30%). Använd en 6 mm diameter WC-6% boll (mikro-hårdhet 1780 HV, slitstyrka 1380 N / cm, elasticitetsmodul 71 GPa) som motsvarighet mot den belagda skivan. Justera den relativa glidhastigheten till 5 mm / s. Applicera en normal belastning av 200 N. starta motorn och spela in friktionsvärden med hjälp av tribometer. Avbryta testet på 180 s, 350 s, 400 s, och 450 s, respektive, för att analysera slitage spår med en optical mikroskop 20.
- Mät topografi slitna ytan med hjälp av ett vitt ljus interferometrisk yta profilometer efter provning.
- Upprepa testen (steg 2.1.6) med olika normala laster (300 N, 400 N).
- Bestämma utvecklingen av friktionskoefficienten tills nedbrytningen av den hårda beläggningen, som kännetecknas av en kraftig ökning av friktionskoefficienten
- Rita utvecklingen av friktionskoefficienten mot tiden efter inspelningen friktionsvärdena i steg 2.1.6.
Obs: Utvecklingen av friktionskoefficienten presenteras i referens 20. - Bedöma utvecklingen av friktionskoefficienten när det gäller slit beteende och tillhörande mekanismer.
Obs: Utvecklingen av friktion kännetecknas i tre olika faser: (i) låg friktion skede, (ii) plöjning friktion skede, och (iii) beläggning uppdelning stadium 20,21. - Utvärdera slit slättar på 180 s genom att avbryta manuellt testet, och sedan analysera slitage spår med ett optiskt mikroskop.
Obs: Det här steget är att undersöka slitagepartiklar för låg friktion scenen som beskrivs i steg 2.2.2. - Upprepa steg 2.2.3 på 350 s, 400 s, och 450 s, respektive.
- Rita utvecklingen av friktionskoefficienten mot tiden efter inspelningen friktionsvärdena i steg 2.1.6.
- Utveckla den interaktiva friktionsmodellen
- Karakterisera den totala friktionskoefficienten μ genom att kombinera den initiala friktions μ α med plöjning friktionen av hårdvara partiklar | j Pc (såsom visas i ekv. (1)) 20.
(1)
- Kombinera plöjning friktionen mellan bollen och substrat (μ Ps) med den momentana beläggningstjockleken (h) för att modellera beläggnings uppdelning inducerade kraftig ökning av plöjnings friktionen μ Pc (EQ. (2)).
Notera: I detta fall μ Pc lika μ Ps när den återstående beläggningstjockleken är noll (vilket indikerar fullständig redovisning av den hårda beläggningen).
(2)
där λ 1 och λ 2 är modellparametrar som införts för att representera den fysiska innebörden av slitprocessen. λ 1 beskriver påverkan av stora infångade slitagepartiklar, och λ 2 representerar intensiteten hos den plöjningsfriktionseffekten, som kännetecknas av lutningen på friktionskoefficienten. - Använda en tid baserad integration algoritm för att erhålla utvecklingen av den återstående beläggningstjockleken och modellera den ackumulerade slitage under varierande kontaktförhållanden. Uppdatera beläggningstjockleken i varje beräkning slinga av Eq. (3).
(3)
där h 0 är den initiala beläggningstjocklek och är den tidsberoende nötningshastigheten hos beläggningen. - Ändra Archard slit lag 22 (EQ. (4)) och genomföra den i den nuvarande modellen.
(4)
där K är slitkoefficienten, P är kontakttrycket, v är glidhastigheten, och H ^ är den kombinerade hårdheten hos beläggningen och substratet. - Använd Korsunsky modell för att beräkna den kombinerade hårdhet (EQ. (5)).
(5)
där H s är hårdheten hos substratet, är α hårdheten förhållandet mellan beläggning och substrat och β är påverkan koefficienten av tjockleken. - Föreställ belastningen beroende parametrar A 1 och K med kraft law ekvationer.
(6)
(7)
där κ λ1, κ K, Ν λ1 och Ν K är materialkonstanter i samband med utvecklingen av friktions 20. - Montera den interaktiva friktions modellen de experimentella resultaten med hjälp av en integrations algoritm som utvecklats i författarnas grupp för att bestämma modellparametrarna.
- Karakterisera den totala friktionskoefficienten μ genom att kombinera den initiala friktions μ α med plöjning friktionen av hårdvara partiklar | j Pc (såsom visas i ekv. (1)) 20.
där h 0 är den initiala beläggningstjocklek och är den tidsberoende nötningshastigheten hos beläggningen. 
3. KBC-FE simulering Fallstudier
- KBC-FE-simulering fallstudie 1: förutsägelse att bilda gräns under varma stämpling förhållanden
- Skapa och namnge ett nytt projekt simulering i simuleringsprogrammet FE. Välj processen som "Stamp varmformning" och solver typ som PAM-AutoStamp "närspara projektet.
- Importera dörren inre form genom att klicka på "Importera verktyg CAD" och sedan "Import & överf r 'dörren inre" IGS' geometri filen i FE simuleringsprogram grafiskt gränssnitt. Välj "Varmformning strategi för ingrepp av verktyg. Namnge importerade objektet som "Die".
- Upprepa steg 3.1.2 och "import" föremål för Punch och Blankholder respektive.
- Klicka på "Blank" under "Set-up" -fliken. Klicka på "Lägg till tomt" i "Blank redaktör", och ställ in "nya objekt" som "Blank". Välj sedan den typ som "Surface Blank".
- Välj "Outline" för den typ definition och importera den tomma formen By klicka på "Import från CAD-filen. Definiera "Förädling" som "införde nivå" och välj nivå ett under "Mesh alternativ". Stäng av "Automatisk ingrepp" och ange maskstorlek till 4 mm.
- Definiera materialegenskaper i "Blank editor". Klicka på "Ladda ett material" under fliken "Material". Välj "AA6082 (enhet: mm · kg · ms · C) material som materialegenskaper. Ställ in "rullande riktning" till "x = 1". Ställ in "Blank tjocklek" till 2 mm, och ämnet "Initial temperatur" till 490 ° C.
Obs! Materialegenskaper och materialmodell beskrivs i referens 17. - Klicka på "Process Set-up "-fliken och välj" + "ikonen för att läsa in ett nytt makro. Bläddra till " Stamp Hotforming" och välj "HF_Validation_DoubleAction_GPa.ksa". I "skräddarsy" dialogrutan aktivera Blank, Die, Punch, och Blankholder. Under fliken "stadier", aktivera Gravity, Hålla, Pressning och kylning.
- Ställ in alla parametrar i "objekt attribut" under "Set-up" fliken för att motsvara den faktiska experimentuppställning (tom hållkraft = 50 kN, bildar hastighet = 250 mm / s, friktionskoefficienten = 0,1, värmeöverföringskoefficienter 23 som en funktion av gapet och kontakttryck).
- Klicka på "Check" ikonen för att kontrollera simuleringen set-up och garantera att inga fel i ovanstående inställningar.
- Klicka på "Beräkning" ikonen för att starta silering.
Obs: Programvaran registrerar 11 stater under simuleringen i en värddator. - Efter slutförandet av simulering, observera simuleringsresultaten i FE simuleringsprogram grafiskt gränssnitt, och fortsätta att spela en "script" för en åtgärd exporterar konturvärden, det vill säga större stam (membran), mindre stam (membran), och temperaturen av alla tomma element, för ett visst simulerings tillstånd. Klicka på "record 'och export kontur värden manuellt. Klicka på "stopp" för att stoppa inspelningen. Spara skriptet så att upprepa samma åtgärd för alla 11 simulerings stater.
- Klicka på "spela" ikonen för att ladda skriptet klickar du på "göra allt" för att exportera konturvärdena.
Obs! För varje enskild kontur / stat exporterar programvaran automatiskt värdena i "ASCII" filer under "major_strain_statenumbra ',' minor_strain_statenumber "och" temperature_statenumber ', respektive. - Spara alla de exporterade filerna till ett moln dator. Kör "hångel prognosmodell" (det vill säga, moln modul kod) tillsammans med alla de exporterade filerna i molnet datorn.
- Förutsäger uppkomsten av insnörning genom användning av formningsgräns prediktionsmodell i molnet datorn.
Obs: Denna modell 11 ger användarna möjlighet att köra prognosmodellen på ett enskilt element eller alla delar av ämnet. - Manuellt mata in information simulering / parametrar i "hångel prognosmodellen". Mata in antalet tillstånd i simuleringen (tillstånd 11), total slag av stansningsprocess (157 mm), stämpling hastighet (250 mm / s), stam intressanta området (urvalskriteriet elementet, t ex stam> 0,2) och alla element.
Obs: strainom räckhåll begränsar element som kontraktion kan ske genom att ett element kriterium, till exempel, är endast de delar med sista stora stam som är större än 0,2 ut för ytterligare utvärdering i modulen. - Efter genomgången kurs beräkning i molnet datorn automatiskt spara alla data (halsnings förutsägelse resultat) till formaterade "ASCII filer.
- Ladda det slutliga tillståndet av FE simuleringsresultat. Under fliken "konturer", klicka på "importerade" och sedan "skalära värden". Välj "ASCII" fil som erhållits från ovanstående steg. Visa halsnings förutsägelse resulterar i simuleringsprogrammet FE.
- KBC-FE-simulering fallstudie 2: livslängd förutsägelse enligt flera cykelbelastningsförhållanden
- Skapa och namnge ett nytt projekt simulering i simuleringsprogrammet FE. Välj process som "Standard stämpling" och solver typ som PAM-AutoStamp "när du sparar projektet.
- Importera formgeometrin genom att klicka på "Importera verktyg CAD" och sedan "Import & överföring" U-formen die "IGS 'geometri fil till FE simuleringsprogram grafiskt gränssnitt. Välj validering strategi för ingrepp av verktyg. Namnge importerade objektet som "Die".
- Upprepa steg 3.2.2 att importera föremål för Punch och Blankholder respektive.
- Klicka på "Blank" under "Set-up" -fliken. "Lägg blank" i "Blank redaktör", ställ in "New objektivt t" som "Blank", och välj sedan den typ som "Surface Blank". Välj "Fyra poiNTS "för den typ definition och ställa den tomma storlek till 120 x 80 mm 2. Definiera "Förädling" som "införde nivå": nivå 1 under "Mesh alternativ". Stäng av "Automatisk ingrepp" och ange maskstorlek till 1,5 mm.
- Definiera materialegenskaper i "Blank editor". Klicka på "Ladda ett material" under fliken "Material". Välj "AA5754-H111 (enhet: mm · kg · ms · C) material som materialegenskaper. Ställ in "rullande riktning" till "x = 1". Ställa in "Blank tjockleken 'till 1,5 mm.
- Klicka på "Process" under "Set-up" -fliken och välj "+" ikonen för att läsa in ett nytt makro. Bläddra till" Stamp Genomförbarhet" och välj "SingleActioin_GPa.ksa". I "skräddarsy" dialogrutan aktivera Blank, Die, Punch, och Blankholder. Under "stadier", aktivera Gravity, Hålla, och stämpling.
- Ställ in alla de "parametrar" i simuleringen för att motsvara den faktiska experimentet (tom hållkrafter = 5, 20, 50 kN respektive bildar hastighet = 250 mm / s, friktionskoefficient = 0,17).
- "Kontrollera" simuleringen set-up och garantera att inga fel i ovanstående inställningar.
- Klicka på "Beräkning ikonen och starta" Beräkning "för en 11-state U-form bock simulering i en värddator.
- Efter slutförandet av simulering, export "samordna" data och kontakttryck "data automatiskt för arbetsstycket ochverktyg (stans, dö och ämneshållare) som "ASCII" filer (enligt steg 3.1.11 och 3.1.12).
- Spara alla de exporterade filerna till ett moln dator. Kör "verktygslivslängd förutsägelse modul" tillsammans med alla de exporterade filerna i molnet datorn.
- Manuell inmatning bildar parametrar i "verktygslivslängd förutsägelse modul". Input följande parametrar: antal stater (state 11), total stroke (70 mm), stämpling hastighet (250 mm / sek) och initial friktionskoefficient (0,17).
- Välj verktyget (stans, dö, eller ämneshållare), och sedan starta beräkningen för ett enskilt element eller alla element.
- Efter avslutad kurs beräkning i molnet datorn automatiskt spara alla data (inklusive momentan återstående skikttjocklek och friktionskoefficienten) i formaterade "ASCII filer.
- Belastning och visa återstående skikttjocklek och frictipå koefficienten för de relevanta delarna i simuleringsprogrammet FE (enligt steg 3.1.17).
Representative Results
KBC-FE simulering för Necking Prediction
I en varm stämpling process, kommer användningen av ett form optimerad tom inte bara spara materialkostnaden utan också bidra till att minska förekomsten av defekter, såsom hångel, sprickor och rynkor. Den initiala ämnesform påverkar materialflödet avsevärt under formningen, och följaktligen en förnuftig utformning av den tomma formen är kritisk för framgången för det värmepräglingsprocessen och kvaliteten på slutprodukterna. För att minska de ansträngningar experiment trial-and-error för att bestämma den optimala tomma geometri, var KBC-FE-simulering visat sig vara en mycket effektiv och effektiv metod för att minimera de områden med hångel. Med hjälp av denna teknik, tar varje simulering ungefär två timmar, medan den parallella moln modul beräkning för hångel förutsägelse är klar inom 4 timmar.
Figur 4 visar utvecklingen av den tomma formen som används i varmprägling, ett exempel på fordonsdörrinner komponent. Den initiala tom form, som antogs från en konventionell kall stämpling process, användes för första gången i KBC-FE-simulering. Experimentella resultat i figur 4 (a) visar att stora fel (sprickor eller hångel) områden är synliga efter varmprägling. Efter en iteration av den tomma formen optimering, kan det ses i Figur 4 (b) att en nästan helt framgångsrika panelen är utformad med mycket mindre midjebildning, jämfört med att använda den initiala ämnesform. Det kan ses att det fortfarande finns en indikation på insnörning vid fickorna i det övre högra och vänstra hörnen på panelen. Efter ytterligare optimering i figur 4 (c), fram den optimerade ämnesform som slutligen erhålles utan synlig midjebildning på panelen. Den optimerade tom form bestäms av KBC-FE-simulering verifierades experimentellt genom varmpräglingförsök utförs på en helt automatiserad produktionslinje som erbjuds av ett produktionssystem tillverkare.
KBC-FE simulering för Tool Life Prediction
Konventionella FE simuleringar av metallformningsprocesser utförs för en enda cykel. Men i en produktionsmiljö, är ett flertal formningscykler som utförs på ett visst verktyg, där det konstateras att en ökning av antalet formningscykler resulterar i en ökad variation mellan de bildade komponenterna. Denna variation under multicykelverktyg lastning är ett resultat av föränderliga yttopografi. Till exempel, kommer flercykellastning av formningsverktyg med funktionella beläggningar leda till en beläggningstjockleksminskning på grund av slitage. Vidare kommer nedbrytning av beläggningen också påverkas genom att bilda parametrar, såsom den belastning / tryck, formningshastigheter, etc. KBC-FE-tekniken gör det möjligt försimulering av plåtformnings processer under ett flertal behandlingscykler belastningsförhållanden, vilket är väsentligt för den in-livslängden förutsägelse av formningsverktyg med avancerade funktionella beläggningar.
För att undersöka effekten av tomma hållkraft på verktygets livslängd, tomma hållkraft värden av 5, 20 och 50 kN undersöktes för en konstant formningshastighet av 250 mm / s. Figur 5 visar återstående verktygsbeläggningstjockleksfördelning med olika tomma hållkrafter efter 300 bildar cykler. Det tydligt anger att den återstående beläggningstjockleken minskar med en ökning av den tomma hållkraft.
Figur 6 visar trycket och återstående beläggningstjockleksfördelning med tomma hållkrafter av 5, 20, och 50 kN, respektive, längs den kroklinjiga avståndet av munstycket efter 300 som bildar cykler. Eftersom regionen AB representerar form entrance regionen under U-formen bockningsprocessen, var trycket och den relativa slit avståndet i denna region är mycket högre än andra områden av form. Följaktligen förslitningen av beläggningen skedde främst inom detta område. Det finns två toppvärden av beläggningstjockleksminskning på 20 kN och 50 kN som motsvarar de två topparna under trycket. Samtidigt minskar det återstående beläggningstjockleken med ökningen av tomma hållkraft. De lägsta återstående beläggningstjocklekar med tomma hållkrafter 5, 20, och 50 kN, var 0,905, 0,570, och 0,403 mikron, respektive, där den initiala beläggningstjockleken var 2,1 mikrometer.
Figur 1: Jämförelse mellan experimentella och förutspådde bildar gränsstammar vid olika temperaturer. Formningsgräns stammar ökar när temperaturen stiger, med en konstant hastighet av 250 mm/ s, eller ekvivalent, en töjningshastighet av 6,26 s -1. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Schematisk diagram för kunskapsbaserad moln FE simulering av en plåtformningsprocessen. Kommersiell FE simuleringsprogram, används för att köra simuleringen och exportera de resultat som krävs för de olika modulerna. Modulerna, t.ex. formbarhet, värmeöverföring, efterbildande styrka (mikro), verktygslivslängd förutsägelse, verktyg design, etc., arbetar samtidigt och oberoende i molnet, därmed möjliggör integration av spetskunskap från flera källor i FE simuleringar . vänligen click här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Geometry av arbetsstycket och verktyg för U-form bocksimulering. Verktygen, dvs punsch, ämneshållare och dö, modelleras med hjälp av styva element. Skalelement används för arbetsstycket (tomma) element. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: Utvecklingen av blank form för varmprägling av en dörrinnerpanel (visas i FE-simulering). Vänster: Siffrorna i gröna ramar representerar tomma former vid varje optimeringsfasen, och de i röttramar motsvarar den tomma formen innan dess optimering. Höger: Insnörning förutsägelse resultat vid varje optimeringsfasen. (A) De första resultaten med stor misslyckande (sprickbildning / hångel visas i röd färg), (b) Minskad fel med någon midjebildning efter första etappen av optimering, (c) Slut optimerad ämnesform utan synlig kontraktion. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: Den återstående beläggningstjockleksfördelning (visas i FE-simulering) med tomma hållkrafter: (a) 5 kN, (b) 20 kN, och (c) 50 kN, efter 300 bildar cykler vid en konstant stämpling hastighet av 250 mm / s. Snälla duklicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: Förutsägelse av kontakttryck och återstående beläggningstjocklek med tomma hållkrafter: (a) 5 kN, (b) 20 kN, och (c) 50 kN, längs den kroklinjiga avståndet av munstycket vid en konstant prägling hastighet på 250 mm / s. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Discussion
KBC-FE-simulering teknik möjliggör avancerade simuleringar ska utföras på annan plats med särskilda moduler. Den kan köras funktionsmoduler på ett moln miljö, som länkar upp noder från olika inriktningar, för att säkerställa att processimuleringar genomförs så exakt som möjligt. De kritiska aspekterna i KBC-FE-simulering kan innebära självständighet för FE-koder, effektivitet beräkningen, och noggrannhet funktionsmoduler. Förverkligandet av varje avancerad funktion i en modul skulle förlita sig på utvecklingen av en ny modell och / eller en ny experimentell teknik. Till exempel är formningsgränsen modul utvecklats baserat på den nya enhetliga bildar gräns prognosmodell 11 och friktions livslängd förutsägelse modul har för närvarande tagits fram av genomförandet av den interaktiva friktionsmodellen 20. KBC-FE-simulering teknik erbjuder också funktionen att selektiv beräkning, det vill säga endast de delar som uppfyller urvalskriterier ut för ytterligare utvärdering i de enskilda modulerna. Till exempel väljer verktygslivslängd förutsägelse modul automatiskt de delar som den hårda beläggningen tenderar att brytas, genom att rangordna förslitning av alla element i den 1: a formningscykeln, vilket vanligen mindre än 1% av elementen kommer att väljas för ytterligare verktygslivslängd utvärderingar enligt flera cykelbelastningsförhållanden. I föreliggande forskning kan verktygslivslängden förutsägelse efter 300 som bildar cykler vara avslutad inom 5 min.
Genom att genomföra relevanta tester och kalibrering följaktligen kan formningsgränsen modellen tillämpas på formningsprocessen simuleringar för att därmed bestämma de optimala parametrarna för att producera en komponent från sådana legeringar framgångsrikt, och utan förekomsten av hångel. Formnings gränsen prognosmodell utvecklades som ett moln modul som var oberoende av FE programvara som används, och kan tillämpas på alla FE programvara för att bedöma formbarhet av ett material underformning, utan komplicerade subrutiner 17. Genom att importera relevanta uppgifter i modellen, kan beräkningar utföras för att avgöra om fel skulle uppstå, i regioner av den komponent som användaren kan ange, spara på beräkningsresurser. Emellertid bör det noteras att eftersom de spännings-töjningskurvor matas in i FE programvara via en enkel uppslagstabell, kan det vara svårt att till fullo representerar materialegenskaperna vid olika temperaturer och töjningshastigheter under simulering.
I verktygslivslängd förutsägelse modul, kan friktions beteende under formningen förutsägas genom att importera de nödvändiga deformation historikdata i kontrollerade friktionsmodulen 20, och sedan importera de diskreta datapunkter beräknas genom molnet modul för varje element tillbaka till FE programmet. Detta säkerställer att den avancerade friktion modulen kan användas av alla FE koder, oavsett deras förmåga att användar subrutiner införliva. Dessutom modUle kunde köras parallellt för att ytterligare minska beräkningstiden. Den interaktiva friktion / slitage modell antas frånvaro av slitagepartiklar under första glidande, och som ett resultat, skulle det vara rimligt att förvänta sig en konstant initiala värdet på friktionskoefficient 0,17 20. Även om denna modell visade utvecklingen av friktions distribution, är friktions beteende under en formningsprocess mycket komplicerat, och det är svårt att helt integrera komplexa friktions beteende från molnet modulen i FE-simulering.
Som en framtida teknik, kommer KBC-FE-simulering förlita sig på utvecklingen av engagerade och robust Internet-baserade FE simulering programvarupaket, vilket skulle kräva en mycket lönsam, men helt annorlunda affärsmodell som ska fastställas av de mjukvaruutvecklare. Dessutom måste en särskild interna nätverk som ska byggas inom de samverkande parterna att garantera datasäkerhet och kontroll tillförlitlighet industriella 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).
