Protocol
1. Udvikling af en High Temperature Forming Limit Prediction Model
- Laser skære enheder, for formbarhed tests fra aluminiumslegering AA6082 ark (1,5 mm tykkelse) i de udvalgte geometrier 12.
- Etch et gittermønster, sammensat af mm diameter 0,75 cirkulære punkter med en regelmæssig indbyrdes afstand på 1 mm, på overfladen af prøverne under anvendelse af en elektrolytisk metode 13.
- Manuelt anvende grafit fedt som smøremiddel på den ikke-ætset side.
- Saml kuplen prøvestand i en høj hydraulisk presse 12. Brug en 250 kN hydraulisk universelle test maskine.
- Varm op kuplen prøvestand til en test temperatur og sæt punch ved en konstant bevægelse hastighed. Derefter starte testen.
Bemærk: Temperaturerne test er 300, 400, og 450 ° C. De test hastigheder omfatter 75, 250, og 400 mm / s. - Stop testen ved den første forekomst af necking.
Bemærk: Pressen Stroke (dvs. endelig prøve højde) er indstillet således, at necking blot er observeret på de dannede prøve. - Mål den endelige prøve højde ved hjælp en højde gauge, og beregne stammerne og maksimale belastningsgrader (graden af ændring af stamme i forhold til tiden) ved hjælp af en optisk 3D dannende analysesystem. Analyser ændringerne i gitterafstand at beregne stammerne ved hvert punkt af de dannede prøve.
- Sørg for, at den optiske 3D danner analysesystem indeholder et kamera, de dannede prøve, og kalibrering skala stænger 14.
Bemærk: Prøven placeres i centrum af en drejeskive og lukket med skalaen barer, og deres indbyrdes stilling holdes fast for varigheden af analysen. - Indstil kameraet på et fast højde (f.eks 50 cm) og vinkel (fx 30, 50 eller 70 °) til modellen, og tage billeder over en fuld omdrejning (360 °) af drejeskiven, i trin på 15 ° .
Bemærk: I present arbejde blev tre sæt billeder opnået fra flere kamera stigninger og vinkler for at kortlægge stammerne over hele prøven 15. - Læg billederne i det optiske 3D danner analyse software, og fortsæt til beregne stammer. Gør dette ved at klikke på 'beregne ellipser og bundle' funktion, som registrerer gitterpunkterne, efterfulgt af at klikke på 'beregne 3D point og grid' funktion, som opbygger nettet.
Bemærk: Beregn stammerne og visualisere det i evalueringen mode. - Output stammen distributioner til at bestemme grænseværdierne stammer til hver prøve baseret på ISO 12004 16, og plotte danner limit diagrammer for forskellige danner hastigheder og danner temperaturer.
- Kalibrere et materiale model for AA6082 ved forskellige temperaturer fra 300 til 500 ° C og belastningsgrader fra 0,1 til 10 s-1.
Bemærk: Materialet model og dens konstanter for AA6082er beskrevet i henvisning 17. - Gennemføre og samle Hosford anisotropisk udbytte funktion 18, Marciniak-Kuczynski (MK) teori 19 og materialet model i trin 1.12 i en integration algoritme for at formulere danner grænse forudsigelse model.
Bemærk: Modellen er beskrevet i henvisning 11. - Kalibrer og verificere den udviklede model for trin 1.13 ved hjælp af de eksperimentelle resultater opnået i trin 1.11.
- Forudsige danner grænser gennem den verificerede model 11 fra trin 1.14.
Bemærk: Figur 1 viser de resulterende modelforudsigelserne ved forskellige temperaturer, ved en dannelse hastighed på 250 mm / s, eller ækvivalent, en stamme på 6,26 s-1.
2. Udvikling af en interaktiv Friction / Wear Model
- Udfør bold-på-disk test for coatede (disk) prøver
- Forbered titanium nitrid (TiN) belægninger på bærende stålGCr15 disk ved hjælp katode bue og mid-frekvens Magnetron sputtering, med deposition parametre givet i henvisning 20.
- Ved anvendelse af et scanningselektronmikroskop (SEM), opnå overflade / tværsnit topografi overtrukne prøve. Mål TiN lagtykkelse gennem SEM billeder ved at sammenligne topografi (lysstyrke og kontrakt) af base og belægningsmaterialer.
Bemærk: De eksperimentelle procedurer kan findes i henvisning 20. - Brug et hvidt lys inter-ferometric overflade pro-filometer til opnåelse overfladeruheden af prøven. Anbring prøven under linsen og juster mikroskopet at få klare overfladestruktur. Oplys prøven og justere vinkler x og y akserne at observere klare interferens strimler (som kan overvåges fra skærmen). Set brutto deepness i softwaren og starte måling. Automatisk scanning prøvens overflade og beregne overfladeruhed.
- Vurdere vedhængende styrke of prøven ved hjælp af en mikro-scratch tester. Påfør en stigende belastning (max 50 N) og en ridse afstand (max 5 mm) på TiN belægning. Bestem den kritiske belastning forårsager svigt af belægningen og få de mikro-scratch kurver 20.
- Vurdere hårdhed af prøven ved anvendelse af en hårdhed indrykning. Påfør en statisk belastning på 20 N på prøven i 15 s. Mål diagonalen af indtryk, som den indrykning, og derefter få de hårdhedsværdier fra testeren.
- Gennemføre bold-on-disc tests på en Friktionsmåler i en omgivende miljø (temperatur 25 ° C, luftfugtighed 30%). Brug en 6 mm diameter WC-6% bold (mikro-hårdhed 1780 HV, slid styrke 1380 N / cm, elasticitetsmodul 71 GPa) som modstykke mod den coatede skive. Justere den relative glidende hastighed til 5 mm / s. Påfør en normal belastning på 200 N. starte motoren og optage friktionsværdier bruge Friktionsmåler. Afbryd test på 180 s, 350 s, 400 s, og 450 s, henholdsvis at analysere slid spor ved hjælp af en optical mikroskop 20.
- Mål topografi den slidte overflade ved anvendelse af et hvidt lys interferometrisk overflade profilometer efter afprøvning.
- Gentag test (Trin 2.1.6) med forskellige normale belastninger (300 N, 400 N).
- Bestem udviklingen af friktionskoefficienten, indtil fordelingen af den hårde coating, kendetegnet ved en kraftig stigning i friktionskoefficienten
- Plot udviklingen af friktionskoefficienten mod tiden efter registrering af friktionsværdier i trin 2.1.6.
Bemærk: Udviklingen af friktionskoefficienten præsenteres i henvisning 20. - Vurdere udviklingen af friktionskoefficienten i form af slid adfærd og de tilknyttede mekanismer.
Bemærk: Udviklingen af friktion er karakteriseret i tre forskellige faser: (i) lav friktion fase, (ii) pløjning friktion fase, og (iii) belægning opdeling stage 20,21. - Vurdere slid states ved 180 s ved manuelt at afbryde testen, og derefter analysere slid spor ved hjælp af et optisk mikroskop.
Bemærk: Dette trin er at undersøge slidpartikler til den lave friktion fase som beskrevet i trin 2.2.2. - Gentag trin 2.2.3 ved 350 s, 400 s, og 450 s hhv.
- Plot udviklingen af friktionskoefficienten mod tiden efter registrering af friktionsværdier i trin 2.1.6.
- Udvikle den interaktive friktion model
- Beskrive den overordnede friktionskoefficient μ ved at kombinere den oprindelige friktion μ α med pløjning friktion af hardware partikler u-Pc (som vist i ligning (1).) 20.
(1)
- Kombiner pløjning friktionen mellem bolden og substrat (μ Ps) med den øjeblikkelige lagtykkelse (h) til at modellere belægningen opdeling inducerede kraftig stigning af pløjning friktion μ Pc (Eq. (2)).
Note: I dette tilfælde μ Pc lig μ Ps når den resterende lagtykkelse er nul (angivelse af den fulde nedbrydning af den hårde coating).
(2)
hvor λ 1 og λ 2 er modelparametre indført for at repræsentere den fysiske betydning af slid processen. λ 1 beskriver indflydelsen af store indesluttede slidpartikler, og λ 2 repræsenterer intensiteten af pløjning friktion virkning, som er kendetegnet ved hældningen af friktionskoefficienten. - Brug en tidsbaseret integration algoritme til opnåelse udviklingen af den resterende belægningstykkelse og modellere den akkumulerede anvendelsestid under varierende kontaktbetingelser. Opdatering belægningstykkelsen i hver beregning sløjfen ved Eq. (3).
(3)
hvor h 0 er den oprindelige belægningstykkelse og er tidsafhængig slid på overtrækket. - Ændre Archard slid lov 22 (Eq. (4)), og gennemføre det i den nuværende model.
(4)
hvor K er slid koefficient, P er kontakttrykket, v er den glidende hastighed, og H c er den kombinerede hårdhed af belægningen og substratet. - Brug Korsunsky model til at beregne den samlede hårdhed (Eq. (5)).
(5)
hvor H s er hårdheden af substratet, α er hårdheden forholdet mellem belægning og substratet og β er den indflydelse koefficient af tykkelsen. - Repræsentere belastningen afhængige parametre Å 1 og K ved magten law ligninger.
(6)
(7)
hvor κ λ1, κ K, Ν λ1 og Ν K er væsentlige konstanter relateret til udviklingen af friktion 20. - Monter den interaktive friktion model til de eksperimentelle resultater ved hjælp af en integration algoritme udviklet i forfatternes gruppe at bestemme modellens parametre.
- Beskrive den overordnede friktionskoefficient μ ved at kombinere den oprindelige friktion μ α med pløjning friktion af hardware partikler u-Pc (som vist i ligning (1).) 20.
hvor h 0 er den oprindelige belægningstykkelse og er tidsafhængig slid på overtrækket. 
3. KBC-FE Simulation Casestudier
- KBC-FE simulering case study 1: forudsigelse danne grænse under varme stempling betingelser
- Opret og navngive et nyt simulation projekt i FE simuleringssoftware. Vælg processen som "Stamp varmstøbning« og Solver type som "PAM-AutoStamp ', nårredde projektet.
- Importer døren indre dø ved at klikke på 'Importer værktøjer CAD' og derefter 'Import & overf r «døren indre' IGS 'geometri fil i FE simuleringssoftware grafisk interface. Vælg 'Hot danner' strategi for meshing af værktøj. Navngiv det importerede objekt som "Die '.
- Gentag trin 3.1.2 og »import« de genstande af Punch og Blankholder hhv.
- Klik på 'Blank "under" Set-up' fane. Klik på 'Tilføj blank' i 'Blank editor', og sæt 'Ny objekt' som 'Blank'. Vælg derefter den type som "Surface Blank".
- Vælg 'Outline' for definitionen type og importere den tomme form By klikke på 'Importer fra CAD filen'. Definer "Refinement" som »pålagt niveau«, og vælg niveau 1 under 'Mesh indstillinger'. Sluk 'Automatisk meshing "og sæt" Mesh størrelse "til 4 mm.
- Definer materialeegenskaber i 'Blank editor'. Klik på 'Læg et materiale "under fanen' Materiale '. Vælg "AA6082« (enhed: mm · kg · ms · C) materiale som materialeegenskaber. Indstil 'rullende retning' til 'x = 1'. Indstil 'Blank tykkelse "til 2 mm, og den tomme' Første temperatur" til 490 ° C.
Bemærk: De materialeegenskaber og materiale model er beskrevet i henvisning 17. - Klik på 'Process "Set-up +' ikonet for at indlæse en ny makro. Gå til ' Stamp Hotforming' og vælg 'HF_Validation_DoubleAction_GPa.ksa «. I 'Tilpas' dialog, aktivere Blank, Die, Punch, og Blankholder. Under fanen 'Stages', aktivere Gravity, Holding, stempling, og Quenching.
- Indstil alle parametre i »Objekter attributter" under fanen 'Opsætning' for at svare til den faktiske forsøgsopstilling (blank holdekraft = 50 kN, danner hastighed = 250 mm / s, friktionskoefficient = 0,1, varmeovergangstal 23 som en funktion af afstanden og kontakttryk).
- Klik på "Kontrollér" ikonet for at kontrollere simuleringen set-up og sikre, at ingen fejl i ovenstående indstillinger.
- Klik på 'Computation "ikonet for at starte silering.
Bemærk: Softwaren registrerer 11 stater under simulering i en værtscomputer. - Efter afslutningen af simulation, observere simulering resultater i FE simuleringssoftware grafisk interface, og fortsæt til optage et "script" til en aktion eksportere kontur værdier, dvs. større belastning (membran), mindre stamme (membran), og temperatur af alle de tomme elementer, for en specificeret simulation tilstand. Klik på 'record og eksport kontur værdier manuelt. Klik "stop" for at stoppe optagelsen. Gem scriptet for at gentage den samme handling for alle 11 simulation stater.
- Klik på 'play' ikonet for at indlæse scriptet, klik 'gøre alt "for at eksportere kontur værdier.
Bemærk: For hver enkelt kontur / stat, softwaren eksporterer automatisk værdierne i 'ASCII "filer under' major_strain_statenumbra ',' minor_strain_statenumber 'og' temperature_statenumber «, henholdsvis. - Gem alle de eksporterede filer til en sky computer. Kør 'necking forudsigelse model "(dvs. cloud modul kode) sammen med alle de eksporterede filer i skyen computer.
- Forudse starten på indsnøring ved hjælp af dannelse grænse forudsigelsesmodel i skyen computer.
Bemærk: Denne model 11 giver brugerne mulighed for at køre forudsigelse model på et individuelt element eller alle elementer i blank. - Manuelt input simuleringen detaljer / parametre i "necking forudsigelse model". Indtast antallet af tilstande i simuleringen (state 11), i alt slag stempling proces (157 mm), stempling hastighed (250 mm / s), stamme vifte af interesse (udvælgelseskriterium elementet, f.eks, stamme> 0,2) og alle elementer.
Bemærk: strai området begrænser de elementer, for hvilke necking kan ske ved at sætte et element kriterium, fx er det kun elementer med sidste større belastning større end 0,2 udvalgt til yderligere vurdering i modulet. - Efter modulet beregning i skyen computer, automatisk gemme alle data (necking forudsigelse resultater) i formateret "ASCII" filer.
- Læg den endelige tilstand FE simulation resultater. Under fanen 'konturer ", klik på" Importeret "og derefter" Scalar værdier «. Vælg "ASCII" fil opnået fra ovenstående trin. Vise necking forudsigelse resultater i FE simuleringssoftware.
- KBC-FE simulering case study 2: standtid forudsigelse under multi-cyklus belastningsforhold
- Opret og navngive et nyt simulation projekt i FE simuleringssoftware. Vælg process som 'Standard stempling "og Solver type som" PAM-AutoStamp "når du gemmer projektet.
- Importer die geometri ved at klikke på 'Importer værktøjer CAD' og derefter 'Import & overførsel «U-form die" IGS' geometri fil i FE simuleringssoftware grafisk interface. Vælg "Validering" strategi for meshing af værktøj. Navngiv det importerede objekt som "Die '.
- Gentag trin 3.2.2 til at importere objekter af Punch og Blankholder hhv.
- Klik på 'Blank' under 'Set-up' fane. 'Tilføj blank' i 'Blank editor', sæt 'Ny målsæt t' som 'Blank', og vælg derefter den type som "Surface Blank". Vælg 'Fire poiNTS 'for definitionen typen og sætte den tomme størrelse til 120 × 80 mm 2. Definer "Refinement" som »pålagt niveau«: niveau 1 under "Mesh muligheder«. Sluk 'Automatisk meshing "og sæt" Mesh størrelse "til 1,5 mm.
- Definer materialeegenskaber i 'Blank editor'. Klik på "Load et materiale" under fanen 'Materiale'. Vælg 'AA5754-H111 (enhed: mm · kg · ms · C) materiale som materialeegenskaber. Indstil 'rullende retning' til 'x = 1'. Indstil 'Blank tykkelse "til 1,5 mm.
- Klik på 'Process "under fanen' Set-up 'og vælg' + 'ikonet for at indlæse en ny makro. Gå til' Stamp Feasibility' og vælg 'SingleActioin_GPa.ksa «. I 'Tilpas' dialog, aktivere Blank, Die, Punch, og Blankholder. Under 'Stages', aktivere Gravity, Holding, og stempling.
- Indstil alle de "parametre" i simuleringen at korrespondere med den faktiske eksperiment setup (blank holding kræfter = 5, 20, 50 kN henholdsvis danner hastighed = 250 mm / s, friktionskoefficient = 0,17).
- "Kontrollér" simuleringen opsætning og sikre, at ingen fejl i ovenstående indstillinger.
- Klik på 'Computation' ikon og starte den "Computation" for en 11-state U-form bøjning simulering i en værtscomputer.
- Efter afslutningen af simuleringen, eksport 'koordinere' data og kontaktoplysninger tryk data automatisk til arbejdsemnet ogværktøjer (punch, dør og blank indehaver) som 'ASCII "filer (som pr trin 3.1.11 og 3.1.12).
- Gem alle de eksporterede filer til en sky computer. Kør 'standtid forudsigelse modul' sammen med alle de eksporterede filer i skyen computer.
- Manuelt input danner parametre i 'standtid forudsigelse modul «. Input følgende parametre: antal stater (state 11), total slagtilfælde (70 mm), stempling hastighed (250 mm / sek) og indledende friktion koefficient (0,17).
- Vælg værktøjet (punch, dør, eller blank indehaver), og derefter starte beregningen for et enkelt element eller alle elementer.
- Efter gennemført modul beregning i skyen computer, automatisk gemme alle data (herunder øjeblikkelig resterende lagtykkelse og friktion koefficient) i formaterede "ASCII" filer.
- Belastning og vise den resterende lagtykkelse og frictiom koefficienten for de relevante elementer i FE simulation software (som pr trin 3.1.17).
Representative Results
KBC-FE Simulation for necking forudsigelse
I et varmt stempling proces, vil brugen af en form-optimeret blank ikke kun spare materiale omkostninger, men også bidrage til at reducere forekomsten af defekter, såsom necking, revner, og rynker. Den indledende råemneform påvirker materialestrømmen betydeligt under formningen, og dermed en fornuftig udformning af emnet form er kritisk for succesen af varmt stempling proces og kvaliteten af de endelige produkter. For at reducere den indsats, trial-and-error forsøg for at bestemme den optimale blank geometri blev KBC-FE simulering vist sig at være en yderst effektiv metode til at minimere de områder med indsnøring. Med denne teknik, hver simulering tager ca. 2 timer, mens den parallelle cloud modul beregning for necking forudsigelse er afsluttet inden for 4 timer.
Figur 4 viser udviklingen af emnet form anvendes i varmt stempling, et eksempel på automotive dør indre komponent. Den oprindelige blank form, der blev vedtaget fra en konventionel kold stempling proces, blev første gang brugt i KBC-FE simulering. Eksperimentelle resultater i figur 4 (a) viser, at store svigt (revnedannelse eller necking) områder er synligt efter varmeprægning. Efter én iteration af emnet formoptimering, kan det ses i figur 4 (b) at en næsten fuldstændig succes panel er udformet med meget mindre necking forhold til at bruge den oprindelige blank form. Det kan ses, at der stadig er en indikation af indsnøring på lommerne i øverste højre og venstre hjørner af panelet. Efter yderligere optimering i figur 4 (c), blev den optimerede råemneform endeligt opnåede uden synlige necking på panelet. Den optimerede blank form bestemmes af KBC-FE simulering blev verificeret eksperimentelt gennem varmeprægningforsøg udført på en fuldt automatiseret produktionslinje, der tilbydes af et produktionssystem producent.
KBC-FE Simulation for Tool Life forudsigelse
Konventionelle FE simuleringer af metalforarbejdende processer udføres for en enkelt cyklus. Men i et produktionsmiljø, multiple danner cyklusser udført på et givet værktøj, hvis det konstateres, at en forøgelse af antallet af cyklusser danner resulterer i en forøget variation mellem de dannede komponenter. Denne variation i multi-cyklus værktøj loading er resultatet af skiftende overflade topografi. For eksempel vil den multi-cyklus lastning af formværktøj med funktionelle overtræk føre til en coating tykkelsesreduktion på grund af slid. Desuden vil nedbrydning af overtrækket også påvirkes ved dannelse parametre, såsom belastning / tryk, danner hastigheder osv KBC-FE teknik muliggør densimulering af pladeformning processer under multi-cyklus belastningsforhold, som er afgørende for den ibrugtagne levetid forudsigelse danne værktøjer med avancerede funktionelle belægninger.
For at undersøge virkningerne af blank holdekraft på standtiden, datoer holdekraft værdier på 5, 20 og 50 kN blev undersøgt for en konstant dannelse hastighed på 250 mm / s. Figur 5 viser den resterende værktøj belægningstykkelsen fordeling med forskellige datoer holding kræfter efter 300 danner cyklusser. Det viser klart, at den resterende lagtykkelse falder med en stigning i den tomme holdekraft.
Figur 6 viser trykket og resterende lagtykkelse fordeling med datoer holding kræfter på mindst 5, 20, og 50 kN, henholdsvis langs krumme afstand af matricen efter 300 danner cyklusser. Da regionen AB repræsenterer matricen entrance region i U-formen bøjning proces, trykket og den relative slitage afstand i denne region var meget højere end andre områder af matricen. Følgelig sliddet af belægningen fandt hovedsagelig sted i dette område. Der er to spidsværdier for reduktion lagtykkelse på 20 kN og 50 kN, der svarer til de to toppe under tryk. Imidlertid aftager resterende belægningstykkelse med stigningen af tomme holdekraft. De laveste resterende overtrækstykkelser med datoer holding kræfter 5, 20 og 50 kN, var 0,905, 0.570, og 0,403 mikron henholdsvis hvor den oprindelige belægningstykkelse var 2,1 mikrometer.
Figur 1: Sammenligning mellem eksperimentelle og forudsagte danner limit-stammer ved forskellige temperaturer. De danner limit stammer stige som temperaturstigninger, ved en konstant hastighed på 250 mm/ s, eller ækvivalent, en stamme på 6,26 s-1. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: Skematisk diagram for videnbaseret sky FE simulering af en pladeformning proces. Kommerciel FE simulation software, der bruges til at køre simuleringen og eksportere resultaterne, der kræves for de enkelte moduler. Modulerne, f.eks formbarhed, varmeoverførsel, post-dannende styrke (mikrostruktur), standtid forudsigelse, værktøj design, etc., arbejde samtidigt og uafhængigt i skyen, og derfor gør det muligt at integrere den nyeste viden fra flere kilder i FE simuleringer . venligst click her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Geometri af arbejdsemnet og værktøjer til U-formen bøjning simulering. Værktøjerne, dvs punch, blank holder og dø, modelleres ved hjælp af stive elementer. Skalelementer anvendes til arbejdsemnet (blanke) elementer. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: Udviklingen i blank form for hot stempling af en dør indre panel (vist i FE simulering). Venstre: Tallene i grønne rammer repræsenterer tomme figurer på hvert optimering fase, og dem i rødframes svarer til den tomme form inden dens optimering. Til højre: Indsnævring forudsigelse resultaterne på hvert optimering fase. (A) Indledende resultater med stor svigt (revner / indhalsning vist i rød farve), (b) Reduceret svigt med nogle necking efter første fase af optimering, (c) Endelig optimeret blank form uden synlige necking. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: Den resterende lagtykkelse distribution (vist i FE simulering) med datoer holding kræfter: (a) 5 kN, (b) 20 kN, og (c) 50 kN, efter 300 danner cykler ved en konstant stempling hastighed på 250 mm / s. Vær venligklik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: Forudsigelse af kontakttryk og resterende lagtykkelse med datoer holding kræfter: (a) 5 kN, (b) 20 kN, og (c) 50 kN, langs krumme afstand af matricen ved en konstant stempling hastighed på 250 mm / s. Klik her for at se en større version af dette tal.
Discussion
KBC-FE simulering teknik muliggør avancerede simuleringer, der skal udføres off-site ved hjælp af dedikerede moduler. Den kan køre funktionelle moduler på en sky miljø, der linker op noder fra forskellige specialer, at sikre, at processen simuleringer udføres så præcist som muligt. De kritiske aspekter i KBC-FE simulering kan involvere uafhængighed af FE-koder, effektivitet af beregningen, og nøjagtigheden af de funktionelle moduler. Realiseringen af hvert avancerede funktion i et modul ville være afhængig af udviklingen af en ny model og / eller en ny eksperimentel teknik. For eksempel er den danner grænse modul udviklet baseret på den nye forenet danner grænse forudsigelse model 11, og friktionen standtid forudsigelse modul er i øjeblikket blevet udviklet af gennemførelsen af den interaktive friktion model 20. KBC-FE simulering teknik giver også funktionen af selektiv beregning, dvs. kun elementer opfylder udvælgelsekriterier udvælges til nærmere vurdering i de enkelte moduler. For eksempel værktøjets levetid forudsigelsesmodulet vælger automatisk de elementer, for hvilke den hårde coating tendens til opdeling, ved at rangordne slidhastigheden af alle elementerne i 1. formningscyklussen, således sædvanligvis mindre end 1% af de elementer vil blive udvalgt til yderligere værktøj liv evalueringer under multi-cyklus belastningsforhold. I nærværende forskning, kan værktøjet liv forudsigelse efter 300 danner cyklusser være afsluttet inden for 5 min.
Ved at udføre de relevante test og kalibrering i overensstemmelse hermed, kan den danne grænsen model anvendes til at skabe proces simuleringer til dermed bestemme de optimale parametre til fremstilling af en komponent fra sådanne legeringer med succes, og med ingen tilfælde af indsnøring. Dannelsen grænse forudsigelsesmodel blev udviklet som en sky modul, der var uafhængig af FE-software, der anvendes, og kan anvendes på enhver FE software til at vurdere formbarhed af et materiale underformning, uden komplicerede underrutiner 17. Ved at importere de relevante data i modellen, kan beregninger udføres for at afgøre, om fiasko ville opstå, i områder af den komponent, som brugeren kunne angive, spare på it-ressourcer. Imidlertid bør det bemærkes, at som de stress-strain kurver er input til FE software gennem en simpel opslagstabel, kan det være vanskeligt fuldt ud repræsentere materialeegenskaberne ved forskellige temperaturer og belastningsgrader under simulering.
I standtid forudsigelse modul, kan den friktions opførsel under formningen forudsiges ved at importere de nødvendige deformation historiske data i den verificerede friktion modul 20, og derefter importere de diskrete datapunkter beregnet af cloud-modulet for hvert element tilbage i FE-softwaren. Dette sikrer, at den avancerede friktion modul kan anvendes af alle FE-koder, uanset deres evne til at inkorporere bruger-subrutiner. Derudover module kunne køre parallelt for yderligere at reducere beregningstiden. Den interaktive friktion / slid model antages fraværet af slid partikler under indledende glidende, og som et resultat, vil det være rimeligt at forvente en konstant startværdi på friktionskoefficient 0,17 20. Selv om denne model viste udviklingen i friktion distribution, friktionsmæssige adfærd under en formende proces er meget kompliceret, og det er vanskeligt fuldstændigt at integrere komplekse friktionsmæssige adfærd fra skyen modul i FE simulering.
Som en fremtidig teknologi, vil KBC-FE simulering stole på udviklingen af dedikerede og robust internetbaserede FE simulation softwarepakker, som ville kræve en yderst rentabel, men helt anderledes forretningsmodel, der fastsættes af softwareudviklere. Desuden skal bygges inden for de kollaborative parter til at sikre datasikkerhed og kontrol pålideligheden af det industrielle system et dedikeret interne netværk.
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).
