Name: 핫 스탬핑 조건에 따라 성형 한계의 결정에 대한 소설 이축 시험 장치 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 40 s
Description: 학습하세요 핫 스탬핑 조건에서 판금의 성형 한계를 측정하는 새로운 이축 시험 시스템을 사용하는 방법을. 이 기술은 저항 가열 단축 인장 시험기에 장착되어 다양한 변형 경로에서 실험적으로 성형 한계를 결정할 수 있습니다.

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이 연구는 보조금 계약 번호 604240, 프로젝트 제목 "운송 산업용 경량 구조물의 저비용 성형을 위한 특허받은 실험실에서 입증된 재료 가공 기술의 사용을 가능하게 하는 산업 시스템(LoCoLite)"에 따라 유럽 연합의 제7차 프레임워크 프로그램(FP7/2007-2013)의 지원을 받았습니다.

1. 시험편의 제조 <ol><li> 기계 평면 개 뼈 레이저 커터 축, 평면 변형 등 다양한 변형 경로에서의 성형 성 테스트를 위해 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 밀링 머신 (하여 상업적 소재 알루미늄 합금 6082 (AA6082)로부터 십자형 시험편과 동등 이축 응력 변형 상태). </li><li> 중앙 영역에서 게이지 버니어 캘리퍼스로 3 회 각각 십자형 시험편 각 개 뼈 시편의 두께를 측정하여 평균값을 구한다. 십자형 시편의 게이지 부의 두께가 0.7 ± 0.05 mm 인 것을 확인하고 축성 시험편의 두께는 1.5 ± 0.1 mm된다. </li><li> (1093 ° C의 온도를 견딜 수있는)은 난연 블랙 스프레이 페인트를 사용하여 십자형 시험편의 상면 전체를 스프레이 페인트. 페인트가 건조 될 때까지 기다린 다음 확률을 만들 팔 길이에서 불꽃 방지, 흰색 페인트 점 스프레이패턴을 분사하는 것은 DIC 시스템에 의해 인식되는 (도 1의 예를 참조). </li><li> 용접이면의 중심부에 열전대 쌍 (대향하는 도장면에) 시편. 모니터링하고 온도 변화 이력을 제어 축 시험기 피드백 온도 제어 시스템에 열전대의 타 단부를 연결한다. </li></ol> 이축 시험 장치 2. 총회 <ol><li> 베이스 플레이트는 중앙 축 입출력 회전 플레이트, 캐리지, 클램프, 가이드 레일 및 강성 연결봉 (조립 장치는,도 2에 도시 됨)를 포함하여 축 검사 장치의 모든 부품을 조립한다. <ol><li> 단일 축 인장력을 제공 일축 인장 시험기를 가열하는 저항의 가동 턱 입력 회전 접시 직접 연결로드, 커플 사용. 커플 중앙 구동축의 입력 회전 접시부부 출력 회전 플레이트이 중앙 구동축. </li><li> 회전 축선 주위에 상기 입력 회전 플레이트의 회전함으로써이되는 회전 축선 주위에 결합되어있는 출력 회전 접시를 회전 구동 샤프트를 회전하는 것을 보장한다. </li><li> 일단, 한 쌍의 출력 회전 플레이트의 접속점 중 하나 강성 연결봉 각. 커플 객차 중 하나에 다른 쪽 끝. 주 :이 앞뒤로 십자형 시편 축 힘을 적용 할 수있는 저 마찰 가이드 레일을 따라 슬라이딩 시편 홀더 캐리지를 일으킬 것이다. </li><li> 나사 볼트를 사용하여 표본 홀더 및 상판 캐리지에 십자형 시편의 각 아암 클램프. </li></ol></li><li> 도 3에 도시 한 바와 같이, 단축 인장 시험 기계의 챔버 그립 설정 (a). 스테인리스 스틸과 구리, respe 만들어진 그립의 각 쌍에 네 개의 용접 케이블을 연결합니다ctively, 따라서 전력 공급 용접 케이블을 연결한다. 주 : 용접 케이블의 도전 면적은 50mm 2 및 정격 전류 인 345 A. <ol><li> 손잡이와 축성 인장 시험기의 죠에 두 축 검사 장치의 클램프에 넣고이를 내부 조 (도 3 (a)). </li></ol></li><li> 도 3에 도시 한 바와 같이, 단축 인장 시험 장치의 챔버 내에서 축 검사 장치 설정 (b). <ol><li> 두 개의 프레임을 사용하고, 상부에 나사 볼트 및 상기베이스 플레이트의 하부면은 단축 인장 시험 장치의 챔버 내에 장치를 고정. </li><li> 이축 검사 장치의 상부에 시험편 홀더에 표본을 넣어. </li><li> 시험편 각각 클램핑 영역 용접 케이블의 각 단자를 연결한다. </li></ol></li></ol> 가열 및 급냉 시스템 3. 설정 <ol><li> 긴밀하게 협력저항 가열 용 전극의 역할을 스테인리스 상판에 시험편 각각 클램핑 영역 nnect. </li><li> 각각의 클램핑 영역의 상부 판에 압착 단자 링과 용접 케이블을 조인다. </li><li> 연결 8,000 ㎏ / m 2 냉각 압력으로 조정 된 공기가 공급 높은 유동 급랭 시스템 호스 노즐 플레어. </li><li> 시편의 중심 영역으로 시편의 팔에서 공기를 불어 네 개의 노즐을 사용합니다. 주 : 노즐 카메라의 뷰로부터 상기 중앙 영역을 막지 않도록 냉각 게이지 부 상으로 지향되지 않는다. </li></ol> DIC 시스템 4. 설정 <ol><li> 컴퓨터에 마이크로 렌즈와 DIC 시스템의 고속 카메라를 연결한다. 초당 25 프레임, 초당 50 프레임 및 (0.01 / 초, 0.1 / s 및 1 / s의 각각의 연신 응력 변형률 속도에서의 테스트를위한) 프레임 레이트의 메뉴에서 500 fps의 카메라의 프레임 레이트를 조정한다. 모든 I의 해상도를 설정1,280 × 1,024 픽셀 마법사. 참고 : 프레임 속도는 데이터 포인트를 수집 할의 수에 따라 달라집니다; 적어도 데이터 포인트 (200)는 상기 설정 값을 사용하여 회수 할 수있다. </li><li> 높은 변형 속도에서 테스트 300 W의 전력을 추가로 스포트라이트를 사용합니다. 직접 단축 인장 시험 기계의 챔버에서 주목을 가리 킵니다. </li><li> 이 챔버에서 시료의 표면에 평행이되도록 카메라 렌즈를 조절하고 게이지 부에 카메라 초점. </li></ol> 5. 실험 프로그램 <ol><li> 제어 소프트웨어에 삼각형 실행 버튼을 클릭하여 단축 인장 시험 기계를 가열 저항을 실행합니다. 주 : 전기는 AA6082 재료를 통해 실행하고, 30 ℃ / s의 가열 속도로 535 ° C (14)의 용 체화 처리 온도로 가열한다. 물질은 석출물의 최대 해상도에 충분한 1 분 동안 535 ℃에서 침지한다. 일체 포함R 급냉 시스템으로부터 불어는 370-510 ℃의 범위로 100 ℃ / s 15 (3) 중 하나에 지정 고온의 냉각 속도로 물질을 해소하기 위해 사용된다. </li><li> 0.01 / s의 범위의 일정한 변형 속도 이축 시험 장치와 시편 스트레치 수동 고속 카메라에 접속 된 트리거 버튼을 눌러 변형 이력을 기록한다. 주 : 이축 시험 장치 축성 시험기로부터의 입력 변위 일축 시험기의 내장 소프트웨어에 의해 제어되었다. </li><li> 이축 시험 장치의 구성을 조정함으로써, 다른 축으로 이루어진 변형 경로 평면 변형 및 이축 응력 변형 상태 (3)에서 테스트를 수행. <ol><li> 단축 시험에 대한 두 개의 반대 커넥팅로드를 분리합니다. 이축 시험 장치에 개 뼈 표본을 클램프 및 단계 3.1-3과 같이 용접 케이블에 연결합니다.4. 반복 5.1-5.2 단계를 반복합니다. </li><li> 평면 변형 상태에서 테스트에 대한 대응하는 방향의 변형을 제한하는 스크류 볼트로베이스 플레이트에 대향하는 두 캐리지를 고정. 이축 시험 장치에 십자형 시편을 클램프 단계 3.1-3.4 같이 용접 케이블에 연결. 반복 5.1-5.2 단계를 반복합니다. </li></ol></li><li> 반복 새로운 개 뼈와 십자형 시편을 사용하여 각 시험 조건에 대해 세 번 5.3.1-5.3.2 단계를 반복합니다. </li></ol> 6. 데이터 처리 <ol><li> 후 처리 소프트웨어에 고속 카메라에 의해 기록 된 이미지를 모두 가져오고 소프트웨어 설명서에 따른 데이터 분석을위한 표준 절차를 따른다. </li><li> 소프트웨어의 FLC 모드 버튼을 클릭하여 성형 한계를 결정하기 위해 ISO 표준 3를 사용합니다. 참고 :이 방법은 이미 이미지 상관 관계 처리 소프트웨어에 통합되었습니다. </li><li> 다양한 온도에서의 성형 한계의 각 결과를 표시도면에서 S, 변형률과 변형률 경로. </li><li> 핫 스탬핑 조건 합금의 FLD를 얻기 위해 모든 테스트 조건에서 성형 한계 곡선을 그린다. </li></ol>

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</ol>

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한계를 형성하는 결정하기 위해 사용될 종래의 성형 성 시험 방법은 보통 실온에서 적용 가능하다. 제시된 기법은 일축 시험기 가열 저항에 신규 축 검사 장치를 도입하여 핫 스탬핑 시트 어플리케이션에 대한 금속의 성형 성을 평가하는 데 사용될 수있다. 이는 핫 스탬핑 애플리케이션을위한 기존의 방법을 사용하여 수행 할 수 없습니다. 가열 및 냉각 시스템과 DIC 시스템의 설치 시험편 연신 변형 이력을 기록하는 것이 시료의 온도 분포의 균일 성을 제어하고 중요하다. 이 방법에서, 가열 및 냉각 속도는 정확하게 착물 형성 공정의 응용에 대한 단축 인장 시험기에 의해 제어 될 수있다. 이축 메커니즘은 전통적인 이축 시험에 비해 비용 및 이축 인장 시험의 복잡성을 감소시키는 비교적 간단한 구성을 가진다메커니즘. 그러나, 저항 가열에 의한 온도 필드는이 테스트 시스템 설계 시편 영향, 및 시료에 온도 구배를 피할 수 없다. 기존의 표준 표본 설계는 축 시험의 유형에 사용할 수 없습니다. <...

자동차 산업은 연료 소비를 감소시키고 자동차 배기 가스로부터 환경 오염을 최소화 거대한 글로벌 도전에 직면하고있다. 체중 감소는 자동차의 성능을 향상에 도움이됩니다 직접 에너지 소비 (1)을 줄일 수 있습니다. 실내의 온도, 핫 스탬핑 차가운 다이 담금질 과정에서, 시트 금속의 낮은 성형으로 2 합금의 성형 성을 향상시키기 위해 사용되며, 따라서 자동차 애플리케이션에서 복잡한 형상의 부품을 얻었다 (핫 스탬핑 함). 성형 한계도 (FLD)은 합금 (3)의 성형 성을 평가하기위한 유용한 도구이다. 예 Nakazima 테스트로서 아웃 오브 플레인 시험 4 등 Marciniak 실험 6, 7, 8, A와 5 및 면내 테스트종래의 실험 방법 재 다양한 조건 9, 10, 11를 따라 시트 금속의 FLDS을 얻었다. 서보 유압 축 시험기는 실온 (12, 13)에서의 합금의 성형 성을 조사하기 위해 사용되어왔다. 그러나, 상기 방법들 중 어느 것도 이전에 가열 및 냉각 속도의 제어에 따라 필요한 냉각 형성하는 공정 이후, 핫 스탬핑 성형 조건 하에서 시험을 적용하지 않는다. 변형 온도 및 변형 속도를 정확하게 얻기가 어렵다. 따라서, 신규 한 성형 테스트 시스템은 핫 스탬핑 실험적 조건에서 시트 금속의 성형 한계를 결정하기 위해 본 연구에서 제안된다.

<table><tbody><tr><td>알루미늄 합금&nbsp;</td><td>Smiths Metal</td><td>6082</td><td>시편 가공</td></tr><tr><td>레이저 절단기</td><td>LVD Ltd</td><td>HELIUS 25/13</td><td>레이저 절단 시편</td></tr><tr><td>CNC 기계</td><td>HAAS 자동화</td><td>TM-2CE</td><td>밀링</td></tr><tr><td>버니어 캘리퍼스</td><td>Mitutoyo</td><td>575-481</td><td>두께 측정</td></tr><tr><td>저항 가열 단축 시험기</td><td>Dynamic System Inc</td><td>Gleeble 3800</td><td>열 기계 재료 시뮬레이터</td></tr><tr><td>고 유량 담금질 시스템</td><td>Dynamic System Inc</td><td>38510</td><td>공기 냉각</td></tr><tr><td>용 Dynamic</td><td>System Inc</td><td>K 형</td><td></td></tr><tr><td>노즐</td><td>Indexa</td><td></td><td>노즐 플레어 1/4 인치 보어</td></tr><tr><td>용접 케이블</td><td>LAPP Group</td><td>H01N2-D</td><td></td></tr><tr><td>고속 카메라</td><td>Photron</td><td>UX50</td><td>DIC 테스트</td></tr><tr><td>카메라 렌즈</td><td>Nikon</td><td>Micro 200mm</td><td></td></tr><tr><td>램프</td><td>Liliput</td><td>150ce</td><td>300 W</td></tr><tr><td>노트북</td><td>HP</td><td>Campaq 2530p</td><td>이미지 기록</td></tr><tr><td>이축 테스트 장치</td><td>독립적으로</td><td></td> 제조 <td>모든 부품은 저자가 이축 테스트를 위해 설계하고 기계화했습니다</td></tr><tr><td>. Steel&nbsp;</td><td>West Yorkshire Steel</td><td>H13</td><td>이축 테스트 장치의 재료</td></tr><tr><td>이미지 상관 처리 소프트웨어</td><td>GOM</td><td>ARAMIS</td><td>비접촉 측정 시스템 및 데이터 사후</td></tr></tbody></table> 처리

핫 스탬핑 조건에 따라 성형 한계의 결정에 대한 소설 이축 시험 장치

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

핫 스탬핑 차가운 다이 담금질 처리가 점점 시트 금속 착체 형태의 구성 요소를 형성하는데 사용된다. 등의 면외 및 면내 테스트 같은 종래 실험 방법은, 가열과 급속 냉각 과정은 핫 스탬핑 조건 하에서 실시한 시험 형성 전에 도입 될 때 한계를 형성하는 결정에 적용 할 수 없다. 신규 면내 축 테스트 시스템 설계 및 축 시험기 가열 저항의 공정을 가열하고 냉각시킨 후 다양한 변형 경로, 온도 및 변형 속도에서, 시트 금속의 한계를 형성하는 결정에 사용 하였다. 이축 테스트 시스템의 핵심 부분은 축 강제 축 시험기에 의해 제공된 축 힘을 전달하는 장치 축성이다. 십자형 시편의 한 종류 설계 및 제안 축 테스트 시스템을 사용하여 알루미늄 합금 6082의 성형 성 시험에 대한 확인되었다. 디지털 메신저고속 카메라로 나이 상관 관계 (DIC) 시스템은 변형 동안 시편의 변형률 측정을 위해 사용되었다. 이 이축 테스트 시스템을 제안의 목적은 핫 스탬핑 조건 하에서 다양한 온도 및 변형 속도에서 결정되는 합금의 성형 한계를 가능하게하는 것이다.

FLDS 높은 변형률 경로에 의존하기 때문에, 각각의 시험 조건의 변형 경로의 선형성은 DIC 결과를 분석하여 확인 하였다; 변형 경로는 각 시험 조건에서의 변형에 걸쳐 비례한다. 마이너 투 주요 스트레인 비율의 범위 (이축 조건에 가까운) 약 0.26 -0.37 (축성 조건)이다. 다른 AA6082 조건 데이터를 처리하는 다른 변형 경로에 대한 제한 정보를 형성함으로써 결정하고, 따라서, 핫 스탬핑 조건에서 AA6082 대한 FLDS는 커브 피팅을 통해 얻어졌다. 도 3에서, 성형 한계 데이터는 가열 및 냉각 처리 후 다양한 온도, 변형률과 변형률 경로로 얻었다. 피팅 점선이 합금 AA6082의 가공성을 나타낸다. 성형 한계선은 실패로 이어질 균일 변형 및 소성 불안정성 확산 네킹의 시작의 경계를 식별. 상기 곡선 영역은 잠재적 오류를 나타내며, 곡선 아래의 영역은 균일 한 변형이 상응하는 테스트 조건에서 발생하는 안전 영역으로 간주된다...

이 프로토콜은 핫 스탬핑 조건 하에서 시트 금속의 성형 한계도 (FLD)를 결정하기 위해 단축 인장 시험 기계 저항 가열에 사용되는 신규 한 이축 테스트 시스템을 제안한다.

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

이 실험의 전체적인 목표는 새로운 이축성 시험 시스템을 사용하여 핫 스탬핑 조건에서 판재의 성형 한계를 결정하는 것입니다. 이 기술의 주요 장점은 판재의 성형 한계를 실험적으로 결정하고 성형 조건을 달성할 수 있다는 점입니다. 일반적으로 기존의 성형성 시험은 두 가지 이유로 핫 스탬핑에 적용하기 어렵습니다.첫째로, 냉각 과정이 변형 전에 발생하며, 둘째로, 성형 파라미터를 제어하기가 매우 어렵습니다. 우리는 성형 한계와 복잡한 성형 조건을 측정하기 위해 새로운 이축 시험 시스템을 사용하는 아이디어를 이 분야에서 처음으로 제시했습니다. 성형성 시험을 위해 단축 평면 변형 및 등이축 변형 상태를 포함한 다양한 변형 경로를 설정하십시오.상용 알루미늄 합금 6082 재료를 사용하여 평판 및 도그본(dog bone) 십자형 시편을 가공하십시오. 레이저 커터와 컴퓨터 제어 밀링 머신을 사용합니다. 각 시편의 중앙 게이지 영역에서 버니어 캘리퍼스 또는 마이크로미터로 세 번 두께를 측정한 후 그 평균값을 구하십시오.십자형 시편의 치수는 0.7 mm ± 5 µm여야 하며, 단축 시편의 치수는 1.5 mm ± 10 µm여야 합니다. 이제 십자형 시편의 상단 표면 전체에 내열성 검정 스프레이 페인트를 한 번 도포하십시오. 페인트는 1,000 °C 이상의 온도를 견뎌야 합니다.페인트가 마른 후, DIC 시스템이 인식할 수 있도록 내열성 흰색 스프레이 페인트를 사용하여 점을 추가합니다. 무작위 패턴을 만들기 위해 팔 길이 정도의 거리에서 분사하십시오. 그런 다음, 페인트가 칠해지지 않은 뒷면 중앙에 한 쌍의 열전대를 용접하십시오.먼저 베이스 플레이트, 중앙 샤프트, 입력 및 출력 회전 플레이트, 캐리지, 클램프, 가이드 레일 및 강성 연결봉을 포함한 이축 시험 장치의 모든 부품을 조립합니다. 다음으로, 스테인리스강 및 구리 그립의 각 쌍에 4개의 용접 케이블을 부착합니다. 이렇게 하여 용접 케이블을 전원 공급 장치에 연결합니다.이제 이축 시험 장치의 그립을 단축 인장 시험기에 고정하고, 더욱 확실한 고정을 위해 볼트를 사용하여 장치를 베이스 플레이트의 상단과 하단에 부착하십시오. 그런 다음 시험 장치의 시편 홀더에 시편을 장착하고, 온도를 모니터링하고 제어하기 위해 열전대를 시험기의 피드백 온도 제어 시스템에 연결하십시오. 다음으로 가열 및 퀜칭 시스템을 설정하십시오.용접 케이블의 각 단자를 시편의 각 클램핑 영역에 연결하십시오. 그런 다음, 저항 가열용 전극 역할을 하는 상판에 각 클램핑 영역을 단단히 고정하십시오. 냉각을 위해서는 플레어 노즐이 달린 호스를 고유량 퀜칭 시스템에 연결하십시오.시스템이 8,000 kg/m²의 공기압을 생성하도록 설정하십시오. 이제 네 개의 노즐을 배치하여 공기가 표본의 팔 부분에서 중앙 영역으로 이동하도록 합니다. 이때 노즐이 카메라의 중앙 구역 시야를 가리지 않도록 배치하십시오.이제 DIC 시스템의 고속 카메라에 마이크로 렌즈를 장착하고 중앙 영역을 관찰할 수 있도록 설정하십시오. 그런 다음 카메라를 노트북에 연결하십시오. 신장 변형률에 따라 테스트에 맞게 프레임 속도를 조절하십시오.테스트당 최소 200프레임의 데이터를 수집하도록 계획하십시오. 캡처 해상도를 1,280 by 1,024로 설정하십시오. 이제 렌즈를 시편의 상단 표면과 평행하게 하여 카메라의 초점을 게이지 섹션에 맞추십시오.고변형 테스트의 경우, 300W 스포트라이트를 테스트 챔버 내부로 직접 비추십시오. 저항 가열 단축 인장 시험기를 가동하려면 제어 소프트웨어의 삼각형 모양 실행 버튼을 클릭하십시오. 그 다음, 트리거 버튼을 사용하여 카메라를 작동시켜 변형 이력이 기록되도록 하십시오.이제 시편을 선택한 일정 온도와 변형률 속도에서 열처리 및 인장합니다. 이축 시험 장치의 구성을 조정하여 단축, 평면 변형 및 이축 상태로 구성된 서로 다른 변형 경로에서 시험을 수행하십시오. 단축 시험의 경우, 서로 마주 보는 두 개의 연결 로드를 분리하고 도그본(dog bone) 시편을 장치에 고정합니다.그런 다음 용접 케이블을 연결하고 다른 준비 단계들을 반복합니다. 평면 변형 상태 테스트의 경우, 두 개의 대향 캐리지를 나사 볼트로 베이스 플레이트에 고정합니다. 이렇게 하면 해당 방향의 변형이 제한됩니다.그런 다음 데이터 수집을 진행합니다. 가열 및 냉각 공정 후, 지정된 변형 온도와 변형률 속도에서 새로운 평면 이축 인장 시험 시스템을 사용하여 성형성 시험을 수행하였습니다. 성형 한계 곡선은 균일 변형과 파손으로 이어지는 소성 불안정성 또는 확산 넥킹의 시작 사이의 경계를 식별합니다.변형률 속도가 증가함에 따라 합금의 성형 한계가 증가했습니다. 370°C에서 510°C까지 성형 한계가 단조롭게 증가하는 것은 핫 스탬핑 조건에서 더 높은 온도일 때 합금의 높은 성형성을 얻을 수 있음을 나타냅니다. 세 개의 성형 한계 곡선은 서로 상당히 인접해 있습니다.따라서 온도 의존성의 민감도는 인장-압축 변형 경로보다 인장-인장 이축 변형 경로에서 더 크게 나타납니다. 이 영상을 시청한 후에는 제안된 시스템을 사용하여 실험을 설정하고 다양한 온도 및 변형률 속도에서 성형성 시험을 수행하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 이 절차를 따르면 마그네슘 합금이나 보론강과 같은 합금 판재의 성형 한계 또한 핫 스탬핑 조건에서 측정할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

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VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

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핫 스탬핑 조건에 따라 성형 한계의 결정에 대한 소설 이축 시험 장치

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