Name: Nowatorska dwuosiowa aparatura badawcza do wyznaczania granicy formowania w warunkach tłoczenia na gorąco (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 40 s
Description: Poznaj nowatorską metodę dwuosiowego badania granic formowania blach metalowych w warunkach tłoczenia na gorąco. System umożliwia eksperymentalne wyznaczenie granic formowania przy różnych ścieżkach odkształceń.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania te były wspierane przez Siódmy Program Ramowy Unii Europejskiej (FP7/2007-2013) na podstawie umowy o grant nr 604240, tytuł projektu "System przemysłowy umożliwiający wykorzystanie opatentowanej, sprawdzonej laboratoryjnie technologii przetwarzania materiałów do taniego formowania lekkich konstrukcji dla przemysłu transportowego (LoCoLite)."

1. Przygotowanie próbek
<ol>
	<li>Obrabiana jest płaska próbka kości psa i krzyża z materiału handlowego ze stopu aluminium 6082 (AA6082) za pomocą wycinarki laserowej i frezarki sterowanej numerycznie (CNC) (do testów odkształcalności na różnych ścieżkach odkształceń, w tym w stanach odkształcenia jednoosiowego, płaskiego i równoosiowego).</li>
	<li>Zmierz grubość każdej próbki w kształcie krzyża i każdej próbki kości psa za pomocą suwmiarki z noniuszem trzy razy w centralnym obszarze skrajni i oblicz średnie wartości. Upewnij się, że grubość przekroju miernika w próbce krzyżowej wynosi 0.7 ± 0.05 mm, a grubość próbki jednoosiowej wynosi 1.5 ± 0.1 mm.</li>
	<li>Pomaluj w sprayu całą górną powierzchnię próbki w kształcie krzyża za pomocą ognioodpornej, czarnej farby w sprayu (wytrzymującej temperatury do 1,093 °C). Poczekaj, aż farba wyschnie, a następnie spryskaj ognioodporne, białe kropki farby na odległość ramienia, aby utworzyć stochastyczny wzór natryskiwania, który zostanie rozpoznany przez system DIC (patrz przykład na rysunku 1).</li>
	<li>Przyspawaj parę termopar do środka tylnej powierzchni (przeciwnej do pomalowanej powierzchni) próbki. Podłącz drugi koniec termopary do systemu kontroli temperatury ze sprzężeniem zwrotnym jednoosiowej maszyny wytrzymałościowej, aby monitorować i kontrolować historię zmian temperatury.</li>
</ol>
2. Montaż dwuosiowej aparatury badawczej
<ol>
	<li>Zmontuj wszystkie części dwuosiowej aparatury testowej, w tym płytę podstawy, wał centralny, obrotowe płyty wejściowe i wyjściowe, wózki, zacisk, szyny prowadzące i sztywne korbowody (zmontowaną aparaturę pokazano na rysunku 2).
	<ol>
		<li>Za pomocą korbowodu połącz wejściową obrotową płytę bezpośrednio z ruchomą szczęką jednoosiowej maszyny do prób rozciągania z ogrzewaniem oporowym, która zapewnia jednoosiową siłę rozciągającą. Sprzęgnij wejściową obrotową płytę z centralnym wałem napędowym i sprzęgnij ten centralny wał napędowy z wyjściową płytą obrotową.</li>
		<li>Upewnij się, że obrót wejściowej płyty obrotowej wokół osi obrotu obraca wał napędowy, obracając w ten sposób wyjściową obrotową płytę, z którą jest sprzężona, wokół osi obrotu.</li>
		<li>Na jednym końcu połącz każdy ze sztywnych korbowodów z jednym z punktów połączeń na wyjściowej obrotowej płycie. Sprzęgnij drugi koniec z jednym z wagonów. 
		UWAGA: Spowoduje to, że wózki z uchwytami na próbki będą przesuwać się do przodu iz powrotem po szynach prowadzących przy niskim tarciu, co może przyłożyć siłę dwuosiową do próbki w kształcie krzyża.</li>
		<li>Za pomocą śrubowych clamp każde ramię próbki w kształcie krzyża do wózka z uchwytem próbki i górną płytą.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustawić uchwyty w komorze jednoosiowej maszyny do prób rozciągania, jak pokazano na rysunku 3 (a). Do każdej pary uchwytów należy przymocować cztery spawalnicze, które są wykonane odpowiednio ze stali nierdzewnej i miedzi, a tym samym podłączyć spawalnicze do źródła zasilania. 
	UWAGA: Powierzchnia żyły przewodów spawalniczych wynosi 50 mm2, a prąd znamionowy wynosi 345 A.
	<ol>
		<li>Umieścić uchwyty i zacisk dwuosiowej aparatury badawczej w dwóch szczękach jednoosiowej maszyny do prób rozciągania i dokręcić je wewnątrz (Rysunek 3 (a)).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustawić dwuosiową aparaturę badawczą w komorze jednoosiowej maszyny do prób rozciągania, jak pokazano na rysunku 3 (b).
	<ol>
		<li>Użyj dwóch ramek i śrubowych na górnej i dolnej stronie płyty podstawy, aby zamocować aparaturę w komorze jednoosiowej maszyny do prób rozciągania.</li>
		<li>Umieścić próbkę w uchwycie na próbkę na górze dwuosiowej aparatury badawczej.</li>
		<li>Podłącz każdy zacisk spawalniczych do każdego obszaru zaciskania próbki.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Konfiguracja systemu ogrzewania i hartowania
<ol>
	<li>Ściśle połącz każdy obszar zaciskowy próbki z górną płytą ze stali nierdzewnej, która służy jako elektroda do ogrzewania rezystancyjnego.</li>
	<li>Dokręcić spawalnicze z końcówkami z pierścieniem zaciskanym do górnej płyty każdego obszaru zaciskowego.</li>
	<li>Podłączyć dysze kielichowe z wężami do systemu hartowania o wysokim przepływie z regulowanym dopływem powietrza pod ciśnieniem 8 000 kg/m2 w celu chłodzenia.</li>
	<li>Użyj czterech dysz, aby wydmuchiwać powietrze z ramion próbki do centralnej części próbki. 
	UWAGA: Dysze nie są skierowane na sekcję manometru w celu chłodzenia, aby uniknąć zasłaniania strefy środkowej z view kamery.</li>
</ol>
4. Konfiguracja systemu DIC
<ol>
	<li>Podłącz szybką kamerę systemu DIC z mikroobiektywem do komputera. Dostosuj liczbę klatek na sekundę w kamerze na 25 kl./s, 50 kl./s i 500 kl./s z menu szybkości klatek (dla testów przy szybkościach odkształcania rozciągającego odpowiednio 0,01/s, 0,1/s i 1/s). Ustaw rozdzielczość wszystkich obrazów na 1 280×1 024 pikseli. 
	UWAGA: Liczba klatek na sekundę zależy od liczby punktów danych do zebrania; Przy użyciu powyższych ustawień można zebrać co najmniej 200 punktów danych.</li>
	<li>Użyj dodatkowego reflektora o mocy 300 W do testów przy dużych prędkościach odkształcania. Skieruj reflektor bezpośrednio na komorę jednoosiowej maszyny do prób rozciągania.</li>
	<li>Wyreguluj obiektyw aparatu tak, aby był równoległy do górnej powierzchni próbki w komorze i ustaw ostrość kamerę na sekcji miernika.</li>
</ol>
5. Program eksperymentalny
<ol>
	<li>Uruchom jednoosiową maszynę do prób rozciągania z ogrzewaniem oporowym, klikając trójkątny przycisk uruchamiania w oprogramowaniu sterującym. 
	UWAGA: Energia elektryczna przepływa przez materiał AA6082 i podgrzewa go do temperatury obróbki cieplnej w roztworze 535 °C14 przy szybkości ogrzewania 30 °C/s. Materiał moczy się w temperaturze 535 °C przez 1 minutę, co wystarcza do uzyskania pełnej rozdzielczości osadów. Powietrze nadmuchiwane z systemu hartowania służy do hartowania materiału z szybkością chłodzenia 100 °C/s15 do jednej z 3 wyznaczonych podwyższonych temperatur w zakresie 370-510 °C.</li>
	<li>Rozciągnąć próbkę za pomocą dwuosiowej aparatury badawczej ze stałą szybkością odkształcania w zakresie 0,01-1/s i zapisać historię odkształceń, ręcznie naciskając przycisk spustowy podłączony do szybkiej kamery. 
	UWAGA: Przemieszczenie wejściowe z jednoosiowej maszyny wytrzymałościowej do dwuosiowej aparatury testującej było kontrolowane przez wbudowane oprogramowanie jednoosiowej maszyny wytrzymałościowej.</li>
	<li>Wykonaj testy na różnych ścieżkach odkształceń składających się ze stanów odkształcenia jednoosiowego, płaskiego i dwuosiowego3, dostosowując konfigurację dwuosiowej aparatury testowej.
	<ol>
		<li>Odłączyć dwa przeciwstawne korbowody do testów jednoosiowych. Zacisnąć próbkę kości psa na dwuosiowym przyrządzie badawczym i podłączyć ją do spawalniczych, jak w krokach 3.1-3.4. Powtórz kroki 5.1-5.2.</li>
		<li>Przymocuj dwa przeciwległe wózki do płyty podstawy za pomocą śrubowych, aby ograniczyć odkształcenie w odpowiednim kierunku do testowania w stanie odkształcenia płaskiego. Zacisnąć próbkę w kształcie krzyża na dwuosiowym aparacie badawczym i podłączyć ją do spawalniczych, jak w krokach 3.1-3.4. Powtórz kroki 5.1-5.2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórzyć kroki 5.3.1-5.3.2 dla każdego warunku badania trzy razy, używając nowych próbek z kości psa i krzyża.</li>
</ol>
6. Przetwarzanie danych
<ol>
	<li>Zaimportuj wszystkie obrazy zarejestrowane przez szybką kamerę do oprogramowania do przetwarzania końcowego i postępuj zgodnie ze standardowymi krokami analizy danych zgodnie z instrukcją oprogramowania.</li>
	<li>Użyj standardu ISO3, aby określić granice formowania, klikając przycisk Tryb FLC w oprogramowaniu. 
	UWAGA: Ta metoda została już zintegrowana z oprogramowaniem do przetwarzania korelacji obrazów.</li>
	<li>Zaznacz na diagramie każdy wynik granic formowania w różnych temperaturach, szybkościach odkształcania i ścieżkach odkształceń.</li>
	<li>Wykreślić krzywe graniczne formowania we wszystkich warunkach testowych, aby uzyskać FLD stopu w warunkach tłoczenia na gorąco.</li>
</ol>

<ol><li>Karbasian, H., Tekkaya, A. E. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092401361000213X">A review on hot stamping.</a> J. of Mater. Process. Tech. 210 (15), 2103-2118 (2010).</li>
<li>Miller, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092150939900653X">Recent development in aluminium alloys for the automotive industry.</a> Mater. Sci. and Eng. 280 (1), 37-49 (2000).</li>
<li>Shao, Z., Li, N., Lin, J., Dean, T. A. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11340-016-0183-9">Development of a New Biaxial Testing System for Generating Forming Limit Diagrams for Sheet Metals Under Hot Stamping Conditions.</a> Exp. Mech. 56 (9), 1-12 (2016).</li>
<li>Ayres, R. A., Wenner, M. L. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF02686404">Strain and strain-rate hardening effects in punch stretching of 5182-0 aluminum at elevated temperatures.</a> Metall. Trans. A. 10 (1), 41-46 (1979).</li>
<li>Shao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416645776">Experimental investigation of forming limit curves and deformation features in warm forming of an aluminium alloy.</a> P. I. Mech. Eng. B-J. Eng. , (2016).</li>
<li>Marciniak, Z., Kuczynski, K. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0020740367900665">Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal.</a> Int. J. Mech. Sci. 9 (9), 609-620 (1967).</li>
<li>Li, D., Ghosh, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013603008550">Biaxial warm forming behavior of aluminum sheet alloys.</a> J. of Mater. Process. Tech. 145 (3), 281-293 (2004).</li>
<li>Palumbo, G., Sorgente, D., Tricarico, L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0890695508001223">The design of a formability test in warm conditions for an AZ31 magnesium alloy avoiding friction and strain rate effects.</a> Int. J. Mach. Tool. Manu. 48 (14), 1535-1545 (2008).</li>
<li>Raghavan, K. S. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF02670679">A simple technique to generate in-plane forming limit curves and selected applications.</a> Metall. Mater. Trans. A. 26 (8), 2075-2084 (1995).</li>
<li>Ragab, A. R., Baudelet, B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378380482900274">Forming limit curves: out-of-plane and in-plane stretching.</a> J. Mech. Work. Technol. 6 (4), 267-276 (1982).</li>
<li>Fan, X. -b, He, Z. -b, Zhou, W. -x, Yuan, S. -j <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013615301680">Formability and strengthening mechanism of solution treated Al-Mg-Si alloy sheet under hot stamping conditions.</a> J. of Mater. Process. Tech. 228, 179-185 (2016).</li>
<li>Zidane, I., Guines, D., Léotoing, L., Ragneau, E. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/21/5/055701/meta">Development of an in-plane biaxial test for forming limit curve (FLC) characterization of metallic sheets.</a> Meas. Sci. Technol. 21 (5), 055701(2010).</li>
<li>Hannon, A., Tiernan, P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013607009533">A review of planar biaxial tensile test systems for sheet metal.</a> J. of Mater. Process. Tech. 198 (1-3), 1-13 (2008).</li>
<li>Garrett, R., Lin, J., Dean, T. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641904001664">An investigation of the effects of solution heat treatment on mechanical properties for AA 6xxx alloys: experimentation and modelling.</a> Int. J. Plasticity. 21 (8), 1640-1657 (2005).</li>
<li>Milkereit, B., Wanderka, N., Schick, C., Kessler, O. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509312005540">Continuous cooling precipitation diagrams of Al-Mg-Si alloys.</a> Mater. Sci. Eng. A. 550, 87-96 (2012).</li>
<li>Crammond, G., Boyd, S. W., Dulieu-Barton, J. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143816613001103">Speckle pattern quality assessment for digital image correlation.</a> Opt. Laser. Eng. 51 (12), 1368-1378 (2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Konwencjonalne metody badania odkształcalności stosowane do określania granic formowania mają zwykle zastosowanie tylko w temperaturze pokojowej. Przedstawiona technika może być wykorzystana do oceny odkształcalności metali do zastosowań związanych z tłoczeniem na gorąco poprzez wprowadzenie nowatorskiej dwuosiowej aparatury badawczej do jednoosiowej maszyny wytrzymałościowej z ogrzewaniem. Nie można tego zrobić przy użyciu konwencjonalnych metod do tłoczenia na gorąco. Konfiguracja systemów ogrzewania i chłodzenia oraz ...

Przemysł motoryzacyjny stoi przed ogromnym globalnym wyzwaniem zmniejszenia zużycia paliwa i zminimalizowania zanieczyszczenia środowiska przez emisje pojazdów. Redukcja masy jest korzystna dla poprawy osiągów samochodów i może bezpośrednio zmniejszyć zużycie energii1. Ze względu na niską odkształcalność blach w temperaturze pokojowej, procesy tłoczenia na gorąco i hartowania na zimno (określane jako tłoczenie na gorąco) 2 są stosowane w celu poprawy odkształcalności stopów, a tym samym do otrzymywania elementów o skomplikowanych kształtach w zastosowaniach motoryzacyjnych.
Diagram graniczny formowania (FLD) jest użytecznym narzędziem do oceny odkształcalności stopu3. Testy poza płaszczyzną, takie jak Nakazima test4,5, oraz testy w płaszczyźnie, takie jak Marciniak test6,7,8, są konwencjonalnymi metodami eksperymentalnymi do uzyskiwania FLD blach w różnych warunkach9,10,11. Serwohydrauliczna dwuosiowa maszyna testująca została również wykorzystana do zbadania odkształcalności stopów w temperaturze pokojowej12,13.
Jednakże, żadna z powyższych metod nie ma zastosowania do testów formowalności w warunkach tłoczenia na gorąco, ponieważ wymagany jest proces chłodzenia przed formowaniem wraz z kontrolą szybkości ogrzewania i chłodzenia. Temperatura odkształcenia i szybkość odkształcania są trudne do dokładnego uzyskania. W związku z tym w niniejszym badaniu zaproponowano nowatorski system testowania odkształcalności, aby eksperymentalnie określić granice formowania blach w warunkach tłoczenia na gorąco.

<table><tbody><tr><td>Stop aluminium&nbsp;</td><td>Smiths Metal</td><td>6082</td><td>Obróbka próbek</td></tr><tr><td>Wycinarka laserowa</td><td>LVD Ltd</td><td>HELIUS 25/13</td><td>Próbki do cięcia laserowego</td></tr><tr><td>Maszyna CNC</td><td>HAAS Automation</td><td>TM-2CE</td><td>Próbki maszyn przez frezowanie</td></tr><tr><td>Suwmiarka z noniuszem</td><td>Mitutoyo</td><td>575-481</td><td>Pomiar grubości</td></tr><tr><td>Jednoosiowa maszyna wytrzymałościowa do ogrzewania</td><td>Dynamic System Inc</td><td>Gleeble 3800</td><td>Symulator materiałów termomechanicznych</td></tr><tr><td>System hartowania o wysokim przepływie</td><td>Dynamic System Inc</td><td>38510</td><td>Do chłodzenia powietrzem</td></tr><tr><td>Termopary</td><td>Dynamic System Inc</td><td>K typ</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Dysze Indexa Dysza</td><td></td><td>rozszerzona 1/4 cala</td></tr><tr><td>Otwór spawalnicze</td><td>LAPP Group</td><td>H01N2-D</td><td></td></tr><tr><td>Szybka kamera</td><td>Photron</td><td>UX50</td><td>Dla DIC testowanie</td></tr><tr><td>Obiektyw aparatu</td><td>Nikon</td><td>Micro 200mm</td><td></td></tr><tr><td>Lampa</td><td>Liliput</td><td>150ce</td><td>300 W</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>HP</td><td>Campaq 2530p</td><td>Do rejestrowania obrazów</td></tr><tr><td>Dwuosiowa aparatura testująca</td><td>Wyprodukowane niezależnie</td><td></td><td>Wszystkie części zostały zaprojektowane i obrobione przez autorów do testów dwuosiowych</td></tr><tr><td>Stal&nbsp;</td><td>West Yorkshire Steel</td><td>H13</td><td>Materiały dwuosiowej aparatury badawczej</td></tr><tr><td>Oprogramowanie do przetwarzania korelacji obrazów</td><td>GOM</td><td>ARAMIS</td><td>Bezkontaktowy system pomiarowy i dane po instalacji</td></tr></tbody></table>

nowatorska dwuosiowa aparatura badawcza do wyznaczania granicy formowania w warunkach tłoczenia na gorąco

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

Proces tłoczenia na gorąco i hartowania na zimno jest coraz częściej stosowany do formowania skomplikowanych elementów konstrukcyjnych blach. Konwencjonalne podejścia eksperymentalne, takie jak badania poza płaszczyzną i w płaszczyźnie, nie mają zastosowania do określania granic formowania, gdy procesy ogrzewania i szybkiego chłodzenia są wprowadzane przed formowaniem w przypadku badań przeprowadzanych w warunkach tłoczenia na gorąco. Zaprojektowano nowatorski dwuosiowy system testowania w płaszczyźnie i wykorzystano go do określenia granic formowania blach przy różnych ścieżkach odkształceń, temperaturach i szybkościach odkształcania po procesach ogrzewania i chłodzenia w jednoosiowej maszynie wytrzymałościowej z ogrzewaniem. Podstawową częścią dwuosiowego systemu testowego jest aparat dwuosiowy, który przenosi jednoosiową siłę dostarczaną przez jednoosiową maszynę wytrzymałościową na siłę dwuosiową. Jeden rodzaj próbki w kształcie krzyża został zaprojektowany i zweryfikowany pod kątem testu odkształcalności stopu aluminium 6082 przy użyciu proponowanego dwuosiowego systemu testowania. System cyfrowej korelacji obrazu (DIC) z szybką kamerą został wykorzystany do wykonania pomiarów odkształceń próbki podczas deformacji. Celem zaproponowania tego dwuosiowego systemu testowania jest umożliwienie określenia granic formowania stopu w różnych temperaturach i szybkościach odkształcania w warunkach tłoczenia na gorąco.

Ponieważ FLD są silnie zależne od ścieżki odkształcenia, liniowość ścieżki odkształcenia dla każdego warunku testowego została zweryfikowana poprzez analizę wyników DIC; ścieżki odkształcenia są proporcjonalne przez cały proces deformacji dla każdego warunku testowego. Zakres stosunku odkształcenia mniejszego do większego wynosi w przybliżeniu od -0,37 (warunki jednoosiowe) do 0,26 (warunki zbliżone do dwuosiowych). Poprzez przetworzenie danych dla różnych stanów stopu AA6082 określono da...

Ten protokół proponuje nowatorski dwuosiowy system testowy używany na jednoosiowej maszynie do prób rozciągania z ogrzewaniem oporowym w celu określenia schematu granicznego formowania (FLD) blach w warunkach tłoczenia na gorąco.

Nowatorska dwuosiowa aparatura badawcza do wyznaczania granicy formowania w warunkach tłoczenia na gorąco

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

Ogólnym celem niniejszego eksperymentu jest określenie granic formowania blach w warunkach tłoczenia na gorąco przy użyciu nowatorskiego dwuosiowego systemu tekstowania. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona eksperymentalne wyznaczenie granic formowania blach oraz osiągnięcie odpowiednich warunków formowania. Zazwyczaj konwencjonalne testy formowalności nie mają zastosowania w tłoczeniu na gorąco z dwóch powodów.Po pierwsze, proces chłodzenia odbywa się przed odkształceniem, a po drugie, kontrolowanie parametrów formowania jest bardzo trudne. Byliśmy pierwsi w tej dziedzinie, którym przyszło zastosować nowatorski system badań dwuosiowych do pomiaru granic formowania oraz złożonych warunków formowania. W celu przeprowadzenia testu formowalności należy ustawić różne ścieżki odkształcenia, w tym stany odkształcenia jednowymiarowego płaskiego oraz równomiernego dwuosiowego.Przygotuj płaskie oraz krzyżowe próbki w kształcie „psiej kości” z komercyjnego stopu aluminium 6082. Wykorzystaj do tego przecinarkę laserową oraz komputerowo sterowaną frezarkę. Dla każdej próbki wyznacz średnią z trzech pomiarów grubości wykonanych za pomocą suwmiarki lub mikrometru w centralnym obszarze pomiarowym próbki.Próbka krzyżowa powinna mieć wymiar 0.7 mm ± 5 µm, a próbka jednoosiowa 1.5 mm ± 10 µm. Następnie należy pomalować całą górną powierzchnię próbki krzyżowej jedną warstwą ognioodpornej czarnej farby w sprayu. Farba musi być odporna na temperatury przekraczające 1 000 °C.Po wyschnięciu farby należy użyć białej, ognioodpornej farby w sprayu, aby nanieść kropki służące do rozpoznawania przez system DIC. Należy rozpylać farbę z odległości wyciągniętej ręki, aby stworzyć wzór stochastyczny. Następnie należy przyspawać parę termopar do środka nienamalowanej powierzchni tylnej.W pierwszej kolejności należy złożyć wszystkie elementy dwuosiowej aparatury badawczej, w tym płytę podstawy, wał centralny, obrotowe płyty wejściową i wyjściową, wózki, zacisk, szyny prowadzące oraz sztywne pręty łączące. Następnie do każdej pary uchwytów ze stali nierdzewnej i miedzi należy przytwierdzić cztery kable spawalnicze. W ten sposób kable spawalnicze zostają podłączone do zasilacza elektrycznego.Następnie należy zamocować uchwyty aparatury do badań dwuosiowych w maszynie do jednowymiarowych prób rozciągania, a dla zwiększenia stabilności przykręcić aparaturę śrubami do górnej i dolnej strony płyty podstawy. Teraz należy umieścić próbkę w uchwytach aparatury badawczej i podłączyć termopary do systemu sprzężenia zwrotnego kontroli temperatury maszyny badawczej w celu monitorowania i regulacji temperatury. Następnie należy przygotować system grzania i hartowania.Podłącz każdy zacisk przewodów spawalniczych do odpowiedniego obszaru mocowania próbki. Następnie dokręć każdy obszar mocowania do górnej płyty, która pełni funkcję elektrody do ogrzewania rezystancyjnego. W celu chłodzenia podłącz węże z rozszerzanymi końcówkami do systemu szybkiego hartowania o wysokim przepływie.Ustaw system tak, aby wytworzył ciśnienie powietrza wynoszące 8 000 kilogramów na metr kwadratowy. Następnie ustaw cztery dysze tak, aby kierowały strumień powietrza z ramion preparatu w stronę jego regionu centralnego. Upewnij się, że dysze są rozmieszczone w taki sposób, aby nie zasłaniały widoku strefy centralnej w kamerze.Następnie przymocuj mikrosoczewkę do kamery wysokiej rozdzielczości systemu DIC i ustaw ją tak, aby widziała strefę centralną. Następnie podłącz kamerę do laptopa. Dostosuj częstotliwość klatek do testu zgodnie z odkształceniem rozciągającym.Zaplanuj zebranie co najmniej 200 klatek danych na test. Ustaw rozdzielczość przechwytywania na 1 280 na 1 024. Następnie ustaw ostrość kamery na sekcję pomiarową, tak aby obiektyw był równolegle do górnej powierzchni próbki.W przypadku testów wysokiego odkształcenia skieruj dodatkowy reflektor o mocy 300 W bezpośrednio do komory testowej. Aby uruchomić maszynę do jednoosiowych prób rozciągania z ogrzewaniem rezystancyjnym, kliknij trójkątny przycisk uruchamiania w oprogramowaniu sterującym. Następnie uruchom kamerę za pomocą przycisku wyzwalającego, aby zarejestrować historię odkształceń.Próbka zostaje teraz poddana obróbce cieplnej i rozciągnięta przy wybranej stałej temperaturze i prędkości odkształcenia. Przeprowadź testy dla różnych ścieżek odkształcenia, obejmujących stany jednoosiowe, płaskiego odkształcenia oraz dwuosiowe, poprzez dostosowanie konfiguracji aparatury do badań dwuosiowych. W przypadku testów jednoosiowych odłącz dwa przeciwległe pręty łączące i zamocuj w aparaturze próbkę w kształcie kostki.Następnie podłącz kable spawalnicze i powtórz pozostałe kroki przygotowawcze. W przypadku testów w stanie płaskiego odkształcenia przymocuj dwa przeciwległe wózki do płyty podstawy za pomocą śrub. Ogranicza to odkształcenie w odpowiadającym mu kierunku.Następnie należy przystąpić do zbierania danych. Testy formowalności z wykorzystaniem nowatorskiego układu do dwuosiowych prób rozciągania przeprowadzono w wyznaczonych temperaturach odkształcenia i przy określonych prędkościach odkształcania po procesach nagrzewania i chłodzenia. Krzywa granicy formowania wyznacza granicę między odkształceniem jednostajnym a początkiem niestabilności plastycznej lub lokalnego zwężenia, które prowadzi do zniszczenia materiału.Wraz ze wzrostem szybkości odkształcania wzrastała granica formowalności stopu. Monotoniczny wzrost granicy formowalności w zakresie od 370 do 510 stopni Celsjusza wskazuje, że wysoką formowalność stopu można uzyskać w wyższej temperaturze w warunkach tłoczenia na gorąco. Trzy krzywe granicy formowalności znajdują się bardzo blisko siebie.Zatem czułość zależności od temperatury jest większa dla ścieżek odkształcenia dwuosiowego rozciągania niż dla ścieżek rozciągania-ściskania. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak przygotować eksperyment i przeprowadzić test formowalności w różnych temperaturach i prędkościach odkształcania przy użyciu proponowanego systemu. Postępując zgodnie z tą procedurą, można również wyznaczyć granice formowania dla blach ze stopów metali, takich jak stopy magnezu czy stal borowa, w warunkach tłoczenia na gorąco.

a-novel-biaxial-testing-apparatus-for-determination-forming-limit

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Zaprojektowaliśmy nowatorski bioreaktor obciążenia mechanicznego, który może zastosować jednoosiowe lub dwuosiowe naprężenie mechaniczne do biokompozytu chrząstki przed przeszczepem do ubytku chrząstki stawowej.

Projekt dwuosiowego bioreaktora obciążenia mechanicznego dla inżynierii tkankowej

Trwałość polimerów i kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknami w eksploatacji jest krytycznym aspektem dla ich projektowania i konserwacji w oparciu o stan. Przedstawiamy nowatorską, niskokosztową platformę do badań laboratoryjnych do badania wpływu jednoczesnych obciążeń mechanicznych i środowiskowych, która może pomóc w projektowaniu bardziej wydajnych, a jednocześnie bezpieczniejszych struktur kompozytowych.

Platforma testowa do badań trwałości polimerów i kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami w warunkach jednoczesnych bodźców higrotermomechanicznych

Przedstawiono eksperymentalne metody badania procesów chłodzenia ciała stałego oraz charakterystyki właściwości materiałów elastokalorycznych stopów z pamięcią kształtu (SMA). Specjalnie skonstruowane stanowisko testowe zostało zaprojektowane do sterowania i kompleksowego monitorowania procesów chłodzenia elastokalorycznego. Ponadto stanowi platformę walidacyjną dla podejść do modelowania sprzężonego z termomechaniką.

Eksperymentalne metody badania procesów chłodzenia elastokalorycznego opartych na pamięci kształtu i walidacji modeli

Poniższy artykuł przedstawia nowatorską technikę symulacji FE (KBC-FE), która zmniejsza koszty obliczeniowe poprzez przeprowadzanie symulacji w środowisku chmury obliczeniowej, poprzez zastosowanie poszczególnych modułów. Co więcej, tworzy bezproblemową sieć współpracy między czołowymi naukowcami na świecie, umożliwiając integrację najnowocześniejszych modułów wiedzy z symulacjami MES.

Oparta na wiedzy symulacja procesów obróbki plastycznej blach w chmurze

Przedstawiono eksperymentalny protokół do oprzyrządowanego formowania na ciepło odlewanych stopów aluminium przy użyciu specjalnie zaprojektowanego urządzenia na skalę przemysłową. Omówiono rozważania eksperymentalne, w tym efekty termiczne i mechaniczne, a także podobieństwa z pełnoskalowym przetwarzaniem kół samochodowych.

Procedura doświadczalna przędzenia na ciepło elementów odlewanych z aluminium

Deformacja skały musi być określona ilościowo przy wysokim ciśnieniu. Opis procedury przeprowadzania eksperymentów z deformacją w nowo zaprojektowanym aparacie typu Griggsa w ośrodku stałym jest podany tutaj. Stanowi to podstawę technologiczną dla przyszłych badań reologicznych przy ciśnieniach do 5 GPa.

Eksperyment z deformacją pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze przy użyciu aparatury typu Griggsa nowej generacji

Tutaj prezentujemy protokół do opracowania czysto jednoosiowej maszyny ładującej. Zastosowano krytyczne aspekty projektowe w celu zapewnienia dokładnych i powtarzalnych wyników testów.

Zastosowanie aspektów projektowych w rozwoju jednoosiowych maszyn załadowczych

Ten protokół obejmuje charakterystykę płatków zastawki przedsionkowo-komorowej z kontrolowanymi siłą, przemieszczeniami i relaksacją naprężeń dwuosiowymi procedurami mechanicznymi. Wyniki uzyskane za pomocą tego protokołu mogą być wykorzystane do opracowania modelu konstytutywnego w celu symulacji mechanicznego zachowania działających zaworów w ramach symulacji elementów skończonych.

Dwuosiowa charakterystyka mechaniczna przedsionkowo-komorowych zastawek serca

Ten protokół opisuje dwuosiową charakterystykę mechaniczną, spolaryzowaną obrazowanie przestrzennej domeny częstotliwości opartej na obrazowaniu kolagenu oraz mikrodysekcję płatków zastawki trójdzielnej. Przedstawiona metoda wyjaśnia, w jaki sposób warstwy ulotek przyczyniają się do holistycznych zachowań ulotek.

Mikrodysekcja warstwowa płatków zastawki trójdzielnej do dwuosiowej charakterystyki mechanicznej i kwantyfikacji mikrostrukturalnej

Przedstawiono protokół do badania wieloelektronowych systemów baterii metalowo-powietrznych przy użyciu poprzedniej technologii opracowanej dla ogniwa cynkowo-powietrznego. Następnie przeprowadza się testy elektrochemiczne na wyprodukowanych akumulatorach w celu oceny wydajności.

Produkcja ogniw VB2/Air do badań elektrochemicznych

Poznaj nowatorską metodę dwuosiowego badania granic formowania blach metalowych w warunkach tłoczenia na gorąco. System umożliwia eksperymentalne wyznaczenie granic formowania przy różnych ścieżkach odkształceń.

Nowatorska dwuosiowa aparatura badawcza do wyznaczania granicy formowania w warunkach tłoczenia na gorąco

Przeglądaj więcej filmów