Name: Una nuova apparecchiatura biassiale test per la determinazione del limite di formatura in stampa a caldo Condizioni (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 40 s
Description: Scopri come determinare i limiti di formatura dei metalli in lamiera durante lo stampaggio a caldo utilizzando un innovativo sistema di prova biassiale. Questo metodo sperimentale supera le limitazioni dei test convenzionali.

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Questa ricerca è stata supportata dal Settimo Programma Quadro dell'Unione Europea (FP7/2007-2013) nell'ambito dell'accordo di sovvenzione n. 604240, titolo del progetto "Un sistema industriale che consente l'uso di una tecnologia di lavorazione dei materiali brevettata e collaudata in laboratorio per la formatura a basso costo di strutture leggere per le industrie dei trasporti (LoCoLite)."

1. Preparazione dei campioni <ol><li> Macchina piatto osso di cane e campioni croce da lega di alluminio materiale professionale 6082 (AA6082) usando una taglierina laser e un controllo numerico computerizzato (CNC) fresatrice (per prove di formabilità a diversi percorsi deformazione compreso deformazione uniassiale, aereo, e tendendo equi-biassiale stati). </li><li> Misurare lo spessore di ogni campione cruciformi e ogni esemplare di cane-osso con un calibro a corsoio tre volte nella regione strumentazione centrale e calcolare i valori medi. Assicurarsi che lo spessore della sezione di calibro in un campione cruciforme è 0,7 ± 0,05 mm e che lo spessore del provino monoassiale è di 1,5 ± 0,1 mm. </li><li> Vernice spray l&#39;intera superficie superiore di un esemplare croce utilizzando una vernice spray nera resistente alla fiamma (in grado di resistere a temperature fino a 1.093 ° C). Attendere che la vernice si asciuga e poi spruzzare fiamma resistente, i puntini di vernice bianca da condizioni di mercato per creare uno stocasticospruzzatura pattern di essere riconosciuto dal sistema DIC (vedere l&#39;esempio nella figura 1). </li><li> Saldare un paio di termocoppie al centro della superficie posteriore (quella opposta alla superficie dipinta) del campione. Collegare l&#39;altra estremità della termocoppia al sistema di controllo della temperatura di retroazione della macchina di prova uniassiale per monitorare e controllare la cronologia variazione di temperatura. </li></ol> 2. Montaggio dell&#39;Apparato biassiale Testing <ol><li> Montare tutte le parti della apparecchiatura di prova biassiale, comprendente una piastra di base, un albero centrale, di ingresso e di uscita piastre girevoli, carrelli, un morsetto, rotaie di guida, e bielle rigide (il dispositivo assemblato è mostrato nella Figura 2). <ol><li> Utilizzando una biella, la coppia piastra girevole ingresso direttamente alla ganascia mobile di una resistenza di riscaldamento uniassiale macchina di trazione, che fornisce la forza di trazione monoassiale. Coppia all&#39;ingresso piastra girevole all&#39;albero motore centrale eCoppia questo albero motore centrale alla piastra girevole uscita. </li><li> Assicurarsi che la rotazione della piastra girevole ingresso intorno all&#39;asse di rotazione fa ruotare l&#39;albero motore, facendo così ruotare la piastra girevole uscita a cui è accoppiato attorno all&#39;asse di rotazione. </li><li> Ad un&#39;estremità, coppia ciascuna delle bielle rigide a uno dei punti di connessione sulla piastra girevole uscita. Coppia l&#39;altra estremità a una delle carrozze. NOTA: Questo farà sì che i carrelli con portacampioni di scorrere avanti e indietro lungo le guide a basso attrito, che può applicare una forza biassiale al modello a croce. </li><li> Utilizzando bulloni, serrare ciascun braccio del campione croce di un carrello con un portacampione e una piastra superiore. </li></ol></li><li> Impostare prese nella camera della macchina di prova di trazione monoassiale, come mostrato in figura 3 (a). Collegare quattro cavi di saldatura di ciascuna coppia di morsetti, che sono fatti di acciaio inossidabile e rame, faucibusctively, e quindi collegare i cavi di saldatura per l&#39;alimentazione elettrica. NOTA: l&#39;area del conduttore dei cavi di saldatura è di 50 mm 2 e la valutazione attuale è 345 A. <ol><li> Mettere le manopole e il morsetto dell&#39;apparecchio test biassiale nelle due ganasce della macchina di prova di trazione monoassiale e serrarli all&#39;interno (figura 3 (a)). </li></ol></li><li> Impostare all&#39;apparecchio di prova biassiale nella camera della macchina di prova di trazione monoassiale, come mostrato in figura 3 (b). <ol><li> Utilizzare due telai ed avvitare le viti sulla parte superiore e il lato inferiore della piastra di base per fissare l&#39;apparecchiatura nella camera della macchina di prova di trazione monoassiale. </li><li> Mettere il campione nel supporto del campione sulla parte superiore del dispositivo di prova biassiale. </li><li> Collegare ogni terminale dei cavi di saldatura a ciascuna regione di bloccaggio del provino. </li></ol></li></ol> 3. Installazione del sistema di riscaldamento e Tempra <ol><li> strettamente connect ciascuna regione di bloccaggio del campione alla piastra superiore acciaio inossidabile, che funge da elettrodo per riscaldamento a resistenza. </li><li> Serrare i cavi di saldatura con terminali ad anello crimp alla piastra superiore di ciascuna regione di bloccaggio. </li><li> Connect svasato ugelli con tubi al sistema di raffreddamento ad alta portata con alimentazione aria regolata a 8.000 kg / m 2 di pressione per il raffreddamento. </li><li> Utilizzare quattro ugelli per soffiare aria dalle braccia del campione alla regione centrale del provino. NOTA: Gli ugelli non sono diretti sulla sezione manometro per il raffreddamento per evitare il blocco della zona centrale dalla vista della telecamera. </li></ol> 4. Configurazione del Sistema DIC <ol><li> Collegare la macchina fotografica ad alta velocità del sistema DIC con un micro lente a un computer. Regolare il frame rate della telecamera a 25 fps, 50 fps e 500 fps dal menu di frame rate (per le prove a tassi di deformazione allungamento di 0,01 / s, 0.1 / s e 1 / s, rispettivamente). Impostare le risoluzioni di tutti imaghi a 1.280 × 1.024 pixel. NOTA: I frame rate dipendono dal numero di punti di dati da raccogliere; almeno 200 punti di dati possono essere raccolti utilizzando le impostazioni sopra. </li><li> Utilizzare un riflettore supplementare con una potenza di 300 W per prove a tassi elevati di deformazione. Puntare il riflettore direttamente nella camera della macchina di prova di trazione monoassiale. </li><li> Regolare la lente telecamera in modo che sia parallela alla superficie superiore del campione nella camera e fuoco la telecamera sulla sezione manometro. </li></ol> 5. Programma Sperimentale <ol><li> Eseguire la resistenza di riscaldamento uniassiale macchina di trazione facendo clic sul pulsante di esecuzione triangolare nel software di controllo. NOTA: elettrica passa attraverso il materiale AA6082 e riscalda alla temperatura soluzione di trattamento termico di 535 ° C 14 ad una velocità di riscaldamento di 30 ° C / s. Il materiale viene mantenuto alla temperatura di 535 ° C per 1 minuto, che è sufficiente per la piena risoluzione di precipitati. Air soffia dal sistema di raffreddamento viene utilizzato per spegnere il materiale ad una velocità di raffreddamento di 15 a uno dei 3 elevate temperature di 100 ° C / s designati nella gamma di 370-510 ° C. </li><li> Allungare il campione con l&#39;apparecchio di prova biassiale ad una velocità di deformazione costante nell&#39;intervallo di 0,01-1 / s e registrare la storia deformazione manualmente premendo il pulsante a scatto collegato alla telecamera ad alta velocità. NOTA: Lo spostamento ingresso dalla macchina di prova uniassiale all&#39;apparecchio di prova biassiale era controllata dal software incorporato della macchina di prova uniassiale. </li><li> Eseguire i test in diversi percorsi di deformazione costituiti uniassiale, deformazione piana e stati sforzare biassiali 3 regolando la configurazione dell&#39;apparecchiatura test biassiale. <ol><li> Scollegare due bielle contrapposte per prove uniassiali. Fissare un campione cane-osso sull&#39;apparato di prova biassiale e collegarlo ai cavi di saldatura, come nei passaggi 3.1-3.4. Ripetere i passaggi 5,1-5,2. </li><li> Fissare due carrelli contrapposti alla piastra di base con bulloni per limitare la deformazione della direzione corrispondente per test in stato di deformazione piana. Bloccare una croce esemplare sull&#39;apparato test biassiale e collegarlo ai cavi di saldatura, come nei passaggi 3,1-3,4. Ripetere i passaggi 5,1-5,2. </li></ol></li><li> Ripetere i punti 5.3.1-5.3.2 per ogni condizione di prova tre volte, utilizzando il nuovo dog-ossa e campioni cruciformi. </li></ol> 6. Elaborazione dati <ol><li> Importare tutte le immagini registrate dalla telecamera ad alta velocità nel software di post-elaborazione e seguire fasi standard per l&#39;analisi dei dati secondo il manuale del software. </li><li> Utilizzare lo standard ISO 3 per determinare i limiti che formano facendo clic sul pulsante Modalità FLC nel software. NOTA: Questo metodo è già stato integrato nel software di elaborazione delle immagini di correlazione. </li><li> Contrassegnare ogni risultato dei limiti di formatura a varie temperatures, velocità di deformazione, e deformazione percorsi in un diagramma. </li><li> Tracciare le curve limite di formatura in tutte le condizioni di prova per ottenere una FLD di una lega in condizioni di stampaggio a caldo. </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Convenzionali metodi di prova formabilità utilizzati per determinare formare limiti sono generalmente applicabili solo a temperatura ambiente. La tecnica presentata può essere utilizzato per valutare la formabilità di metalli per applicazioni di stampaggio a caldo foglio introducendo un apparecchio di prova biassiale romanzo ad una resistenza di riscaldamento macchina di prova uniassiale. Questo non può essere eseguita con metodi convenzionali per applicazioni di stampaggio a caldo. L&#39;installazione di sistemi di ris...

L&#39;industria automobilistica sta affrontando una grande sfida globale di riduzione dei consumi e ridurre al minimo l&#39;inquinamento ambientale da emissioni dei veicoli. La riduzione del peso è vantaggioso per migliorare le prestazioni delle automobili e può direttamente ridurre il consumo di energia 1. A causa della bassa formabilità di lamiere a temperatura ambiente, stampa a caldo e processi di tempra stampo freddo (denominato caldo timbratura) 2 sono utilizzati per migliorare la formabilità di leghe e quindi di ottenere componenti di forma complessa in applicazioni automobilistiche. Un diagramma limite di formatura (FLD) è uno strumento utile per valutare la formabilità di una lega 3. Out-of-plane test, come il test Nakazima 4, 5, e nel piano test, come il Marciniak prova 6, 7, 8, unre convenzionali metodi sperimentali per ottenere i Flds di lamiere in varie condizioni 9, 10, 11. Una macchina di prova biassiale servo-idraulico è stato anche utilizzato per studiare la formabilità di leghe a temperatura ambiente 12, 13. Tuttavia, nessuno dei metodi di cui sopra sono applicabili ai test di formabilità in condizioni di stampaggio a caldo, poiché un processo di raffreddamento prima di formare è richiesto con controllo delle velocità di riscaldamento e raffreddamento. La temperatura di deformazione e velocità di deformazione sono difficili da ottenere con precisione. Pertanto, un nuovo sistema di prova formabilità è proposta in questo studio per determinare sperimentalmente i limiti di formatura di lamiere in condizioni di stampaggio a caldo.

<table><tbody><tr><td>Lega di alluminio&nbsp;</td><td>Smiths Metal</td><td>6082</td><td>Lavorazione di campioni</td></tr><tr><td>Taglierina laser</td><td>LVD Ltd</td><td>HELIUS 25/13</td><td>Taglio laser di campioni</td></tr><tr><td>Macchina CNC</td><td>HAAS Automation</td><td>TM-2CE</td><td>Macchina di provini mediante fresatura</td></tr><tr><td>Calibro a corsoio</td><td>Mitutoyo</td><td>575-481</td><td>Misurazione dello spessore</td></tr><tr><td>Macchina per prove uniassiale di riscaldamento a resistenza</td><td>Dynamic System Inc</td><td>Gleeble 3800</td><td>Simulatore di materiali termomeccanici</td></tr><tr><td>Sistema di tempra ad alto flusso</td><td>Dynamic System Inc</td><td>38510</td><td>Per il raffreddamento ad aria</td></tr><tr><td>Termocoppie</td><td>Dynamic System Inc</td><td>Tipo</td><td></td>K</tr><tr><td>Ugelli</td><td>Indexa</td><td></td><td>Ugello svasato foro da 1/4 di pollice</td></tr><tr><td>Cavi di saldatura</td><td>Gruppo LAPP</td><td>H01N2-D</td><td></td></tr><tr><td>Telecamera ad alta velocità</td><td>Photron</td><td>UX50</td><td>Per DIC test</td></tr><tr><td>Obiettivo della fotocamera</td><td>Nikon</td><td>Micro 200mm</td><td></td></tr><tr><td>Lampada</td><td>Liliput</td><td>150ce</td><td>300 W</td></tr><tr><td>Computer portatile</td><td>HP</td><td>Campaq 2530p</td><td>Per la registrazione di immagini</td></tr><tr><td>Apparecchio di prova biassiale</td><td>Prodotto in modo indipendente</td><td></td><td>Tutte le parti sono state progettate e lavorate dagli autori per i test biassiali</td></tr><tr><td>Acciaio&nbsp;</td><td>West Yorkshire Steel</td><td>H13</td><td>Materiali dell'apparato di prova biassiale Software di</td></tr><tr><td>elaborazione della correlazione delle immagini</td><td>GOM</td><td>ARAMIS</td><td>Sistema di misura senza contatto e post-elaborazione dei dati</td></tr></tbody></table>

una nuova apparecchiatura biassiale test per la determinazione del limite di formatura in stampa a caldo condizioni

A Novel Biaxial Testing Apparatus for the Determination of Forming Limit under Hot Stamping Conditions

La stampa a caldo e processo di tempra stampo freddo è sempre più utilizzati per formare complessi componenti strutturali sagomati di lamiere. approcci sperimentali convenzionali come out-of-plane e nel piano test, non sono applicabili alla determinazione di formare limiti in riscaldamento e raffreddamento rapido processi vengono introdotti prima di formare per le prove eseguite in condizioni di stampaggio a caldo. Un sistema di test biassiale romanzo in piano è stato progettato e utilizzato per la determinazione di formare limiti di lamiere a vari percorsi di deformazione, la temperatura e velocità di deformazione dopo il riscaldamento e il raffreddamento processi in una resistenza di riscaldamento macchina di prova uniassiale. La parte principale del sistema di prova biassiale è un apparecchio biassiale, che trasferisce una forza uniassiale fornita dalla macchina di prova uniassiale a una forza biassiale. Un tipo di campione cruciforme stato progettato e verificato per la prova formabilità di lega di alluminio 6082 utilizzando il sistema di prova biassiale proposto. L&#39;im digitaleSistema età correlazione (DIC) con una telecamera ad alta velocità è stata utilizzata per misurazioni di deformazione di un campione durante una deformazione. Al fine di proporre questo sistema di prova biassiale è consentire i limiti di formatura di una lega da determinare a diverse temperature e velocità di deformazione in condizioni di stampaggio a caldo.

Poiché Flds sono ceppo altamente dipendente dal percorso, la linearità del percorso di deformazione per ciascuna condizione di prova è stata verificata analizzando i risultati DIC; i percorsi di deformazione sono proporzionali tutta deformazione per ogni condizione di test. L&#39;intervallo del rapporto sforzo minore a maggiore è di circa -0.37 (condizione uniassiale) a 0,26 (condizioni quasi biassiale). Elaborando i dati per le diverse condizioni di AA6082, formando dati limite per dive...

Questo protocollo propone un sistema di prova biassiale romanzo utilizzato su una resistenza di riscaldamento uniassiale macchina di trazione per determinare lo schema di deformazione (FLD) di lamiere in condizioni di stampaggio a caldo.

Una nuova apparecchiatura biassiale test per la determinazione del limite di formatura in stampa a caldo Condizioni

The hot stamping and cold die quenching process is increasingly used to form complex shaped structural components of sheet metals. Conventional ...

L'obiettivo generale di questo esperimento è determinare i limiti di formabilità dei metalli in lamiera in condizioni di stampaggio a caldo mediante l'utilizzo di un innovativo sistema di prova biaxiale. I principali vantaggi di questa tecnica consistono nella possibilità di determinare sperimentalmente i limiti di formabilità dei metalli in lamiera e di realizzare condizioni di formatura. Generalmente, i test convenzionali di formabilità non sono applicabili allo stampaggio a caldo per due motivi.Innanzitutto, il processo di raffreddamento avviene prima della deformazione e, in secondo luogo, controllare i parametri di formatura è molto difficile. Siamo stati i primi nel settore ad avere l'idea di utilizzare un nuovo sistema di prova biaxiale per misurare i limiti di formabilità e le complesse condizioni di formatura. Per un test di formabilità, impostare diversi percorsi di deformazione, inclusi stati di deformazione uniaxiale e biaxiale equiassiale.Realizzare mediante macchina piana e punzoni a forma di osso crociforme campioni in lega di alluminio 6082 commerciale. Utilizzare un taglio al laser e una fresatrice controllata da computer. Per ogni campione, calcolare la media di tre misurazioni dello spessore effettuate con calibro ventesimale o micrometro nella zona centrale del tratto utile di ciascun campione.Il campione a croce deve misurare 0,7 millimetri più o meno cinque micron e il campione uniaxiale deve misurare 1,5 millimetri più o meno 10 micron. Ora, verniciare con un solo strato di vernice spray nera resistente alla fiamma l'intera superficie superiore di un campione a croce. La vernice deve resistere a temperature superiori a 1.000 gradi Celsius.Dopo che la vernice si &egrave; asciugata, utilizzare una vernice spray bianca ignifuga per aggiungere dei puntini di riconoscimento per il sistema DIC. Spruzzare da una distanza pari alla lunghezza di un braccio per creare un modello stocastico. Quindi saldare una coppia di termocoppie al centro della superficie posteriore non verniciata.Per prima cosa, assemblare tutte le parti dell'apparato di prova biaxiale, inclusi una piastra di base, un albero centrale, piastre rotanti di ingresso e uscita, carrelli, una pinza, guide lineari e aste di collegamento rigide. Successivamente, collegare quattro cavi di saldatura a ciascuna coppia di morsetti in acciaio inossidabile e rame. Quindi, collegare i cavi di saldatura all'alimentazione elettrica.Ora fissare le pinze dell'apparato di prova biaxiale nella macchina per prove di trazione uniaxiale e, per maggiore sicurezza, collegare l'apparato con bulloni alla parte superiore e a quella inferiore della piastra di base. Caricare quindi il provino nei supporti del provino dell'apparato di prova e collegare le termocoppie al sistema di controllo termico a retroazione della macchina di prova per monitorare e controllare la temperatura. Successivamente, configurare il sistema di riscaldamento e tempra.Collegare ciascun terminale dei cavi di saldatura a ciascuna zona di serraggio del provino. Successivamente, serrare saldamente ciascuna zona di serraggio alla piastra superiore, che funge da elettrodo per il riscaldamento a resistenza. Per il raffreddamento, collegare tubi con ugelli svasati a un sistema di tempra ad alto flusso.Impostare il sistema in modo da generare una pressione dell'aria di 8.000 chilogrammi per metro quadrato. Posizionare ora quattro ugelli per spostare l'aria dalle braccia del campione verso la sua zona centrale. Assicurarsi di posizionare gli ugelli in modo che non ostruiscano la vista della zona centrale da parte della telecamera.Ora, attaccare la micro-lente alla telecamera ad alta velocità del sistema DIC e configurarla per visualizzare la zona centrale. Quindi collegare la telecamera a un laptop. Regolare la frequenza dei fotogrammi in base al test, secondo la deformazione di trazione.Prevedere la raccolta di almeno 200 fotogrammi di dati per ogni prova. Impostare la risoluzione di acquisizione su 1.280 per 1.024. Ora mettere a fuoco la telecamera sulla sezione di misura con l'obiettivo parallelo alla superficie superiore del campione.Per prove ad alta deformazione, orientare un ulteriore faretto da 300 watt direttamente all'interno della camera di prova. Per avviare la macchina per prove di trazione uniaxiale con riscaldamento a resistenza, fare clic sul pulsante triangolare di esecuzione nel software di controllo. Quindi avviare la telecamera utilizzando un pulsante di attivazione in modo che registri la storia della deformazione.Ora il provino viene sottoposto a trattamento termico e stirato alla temperatura costante e alla velocità di deformazione selezionate. Eseguire le prove in diversi percorsi di deformazione, costituiti da stati uniaxiali, di deformazione piana e biaxiali, regolando la configurazione dell'apparato di prova biaxiale. Per le prove uniaxiali, scollegare le due aste di collegamento opposte e fissare un provino a forma di osso al dispositivo.Quindi collegare i cavi di saldatura e ripetere gli altri passaggi preparatori. Per i test in stato di deformazione piana, fissare due carrelli opposti alla piastra di base con bulloni a vite. Ciò limita la deformazione nella direzione corrispondente.Procedere quindi con la raccolta dei dati. I test di formabilit&agrave; utilizzando il nuovo sistema di prova a trazione biaxiale semplice sono stati eseguiti alle temperature di deformazione e alle velocit&agrave; di deformazione designate, dopo i processi di riscaldamento e raffreddamento. Una curva limite di formabilit&agrave; identifica il confine tra deformazione uniforme e l'inizio dell'instabilit&agrave; plastica o dell'assottigliamento diffuso, che porta al cedimento.All'aumentare della velocità di deformazione, il limite di formabilità della lega è aumentato. L'aumento monotono del limite di formabilità da 370 a 510 gradi Celsius indica che è possibile ottenere un'elevata formabilità della lega a temperature più elevate in condizioni di stampaggio a caldo. Le tre curve del limite di formabilità sono molto vicine tra loro.Pertanto, la sensibilità della dipendenza dalla temperatura è maggiore per percorsi di deformazione biaxiale in trazione rispetto a percorsi di deformazione in trazione-compressione. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come impostare un esperimento ed eseguire il test di formabilità a diverse temperature e velocità di deformazione utilizzando il sistema proposto. Seguendo questa procedura, i limiti di formabilità di lamiere di leghe metalliche come leghe di magnesio o acciaio al boro possono essere determinati anche in condizioni di stampaggio a caldo.

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Esperimento di deformazione ad alta pressione, alta temperatura utilizzando l'apparato di Griggs-tipo di nuova generazione

Qui presentiamo un protocollo per sviluppare una macchina di puro carico uniassiale. Aspetti di progettazione critici sono impiegati per garantire risultati test accurati e riproducibili.

Applicazione degli aspetti di progettazione nello sviluppo della macchina di carico uniassiale

Questo protocollo coinvolge caratterizzazioni degli opuscoli della valvola atrioventricolare con controllato dalla forza, spostamento-controllato, e procedure di collaudo meccanico biassiale rilassamento da stress. Risultati acquisiti con questo protocollo possono essere utilizzati per lo sviluppo del modello costitutivo per simulare il comportamento meccanico di funzionamento valvole in un quadro di simulazione agli elementi finiti.

Caratterizzazioni biassiale meccaniche delle valvole atrioventricolari cuore

Questo protocollo descrive la caratterizzazione meccanica biassiale, la quantificazione del collagene basata sull'imaging del dominio della frequenza spaziale polarizzata e la microdissezione dei lembi della valvola tricuspide. Il metodo fornito chiarisce come gli strati del volantino contribuiscono ai comportamenti olistici del volantino.

Microdissezione a strati di foglietti valvolari tricuspidi per caratterizzazione meccanica biassiale e quantificazione microstrutturale

Un protocollo è presentato a studiare metallo multi-elettrone / sistemi di batteria aria usando tecnologia precedente sviluppata per la cella zinco / aria. Test elettrochimico viene quindi eseguita su batterie fabbricate per valutare le prestazioni.

Fabbricazione di VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cells per Elettrochimica Testing

Scopri come determinare i limiti di formatura dei metalli in lamiera durante lo stampaggio a caldo utilizzando un innovativo sistema di prova biassiale. Questo metodo sperimentale supera le limitazioni dei test convenzionali.

Una nuova apparecchiatura biassiale test per la determinazione del limite di formatura in stampa a caldo Condizioni

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