Komputerowo wspomagane metody przewidywania zjawisk ograniczających kształtowanie blach

• Autorzy: Hyrcza-Michalska M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2018.8.7

Warianty tytułu

EN

Computer aided methods for predicting phenomena limiting sheet metal forming

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z najbardziej rozpowszechnionych sposobów wytwarzania wyrobów z blach jest tłoczenie, obejmujące cięcie, gięcie i kształtowanie blach. Kwalifikacja materiałów wsadowych do procesów tłoczenia ciągle stanowi problem wytwórców pojazdów i jest tematem licznych opracowań [1, 3, 13, 15, 16, 18, 20-22]. Zalety tłoczenia, takie jak: niska masa i cienkościenność wytłoczek, wysoka dokładność odwzorowania geometrii detalu, automatyzacja i robotyzacja procesu wytwarzania stanowią o atrakcyjności tej technologii. Jednakże występują zjawiska, które ograniczają znacząco możliwości przetwarzania blach w złożonym stanie naprężeń i odkształceń umożliwiającym wykonanie danego detalu. Stąd projektowanie procesów tłoczenia nie może się już obyć bez wspomagania komputerowego projektowania wytłoczek. Dla konwencjonalnych sposobów kształtowania blach i prostego kształtu wytłoczek z dużą dokładnością przewidywane są zjawiska ograniczające tłoczenie, jak fałdowanie i pocienianie blachy prowadzące do jej pęknięcia. W tym zakresie wykorzystywane są programy komputerowe do modelowania i symulacji numerycznej metodą elementów skończonych [16, 20, 22] oraz charakterystyki właściwości mechanicznych materiałów wsadowych i graniczne krzywe tłoczenia blach wsadowych. Natomiast projektowanie niekonwencjonalnych sposobów tłoczenia, jak kształtowanie hydromechaniczne, czy tłoczenie na gorąco, jest stale doskonalone ponieważ pozostaje ciągle nierozpoznanym zagadnieniem w zakresie skutecznego prognozowania zjawisk ograniczających tłoczenie. Do modelowania numerycznego tych złożonych zagadnień kształtowania blach stosuje się różne programy komputerowe. W tym opracowaniu przedstawiono wybrane przykłady wykorzystania oprogramowania ETA / Dynaform 5.9 [2] do przewidywania zjawisk ograniczających kształtowanie blach w konwencjonalnym tłoczeniu wytłoczki poszyciowej z blachy o wysokiej wytrzymałości oraz w niekonwencjonalnym kształtowaniu cieczą tej samej blachy na wytłoczkę osiowo-symetryczną.

EN

One of the most common methods of manufacturing sheet metal products is stamping, including cutting, bending and shaping of sheets. The qualification of input materials for stamping processes is still a problem for vehicle manufacturers and is the subject of numerous studies [1, 3, 13, 15, 16, 18, 20- 22]. The advantages of pressing such as: low mass and thin-walled drawpieces, high accuracy of the geometry of the detail, automation and robotization of the manufacturing process are the attractiveness of this technology. However, there are phenomena that significantly limit the possibility of processing sheets in a complex state of stresses and strains enabling the creation of a particular detail. Hence, the design of stamping processes can no longer be used without the support of computerized design of stampings. For conventional methods of forming sheets and the simple shape of drawpieces, phenomena limiting the pressing, such as folding and thinning of the sheet leading to its cracking, are predicted with great accuracy. In this area, computer programs for modeling and numerical simulation are used applying the finite element method [16, 20, 22] and characteristics of mechanical properties of charge materials and forming limit curves of charge sheet blank pressing. On the other hand, the design of unconventional pressing methods, such as hydroforming or hot stamping, is constantly improved because it remains an unrecognized issue in the field of effective forecasting of phenomena limiting the pressing. Numerous computer programs are used for numerical modeling of these complex issues of sheet forming. This paper presents selected examples of the use of ETA / Dynaform 5.9 software [2] for predicting phenomena limiting sheet metal forming in conventional pressing of a high-strength sheet metal stamping and unconventional shaping of the same sheet into an axially symmetrical drawpiece.

Słowa kluczowe

PL

zjawiska ograniczające tłoczność; symulacja numeryczna; komputerowe wspomaganie projektowania; graniczna krzywa tłoczenia; cienkie blachy; eta/Dynaform

EN

drawability limiting phenomena; numerical simulation; computer-aided design; forming limit curve; thin sheet metals; Eta/Dynaform

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 85, nr 8
• Strony: 264--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Hyrcza-Michalska M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Asgari S.A., M. Pereira, B.F. Rolfe, M. Dingle,, P.D. Hodgson. 2008. „Statistical analysis of finite element modeling in sheet metal forming and spring back analysis“. Journal of Materials Processing Tech. 203(1-3): 129-136.
• [2] „Eta/DYNAFORM Application Manual“. Engineering Technology Associates, Inc. 1998-2009.
• [3] Final report of Polish National Development Project N R15 0042 06 under the title: “Development of methods for computer-aided design process of stamping products for the aerospace industry”, Silesian University of Technology, Katowice, Poland, 2013.
• [4] Hojny M. 2010. „Application of an integrated CAD/CAM/ CAE/IBC system in the stamping process of a bathtub1200 S“. Archives of Metallurgy and Materials. 55(3): 713-723.
• [5] Hyrcza-Michalska M. 2010. „Drawability of advanced high strength steel and creep-resisting nickel super alloys“. Steel Research International, special Edition 2010 Metal Forming Conf. 81(9): 817-820.
• [6] Hyrcza-Michalska Monika. 2012. „Wpływ warunków smarowania i chropowatości powierzchni wsadu na rezultaty hydromechanicznego kształtowania blach z nadstopów niklu“. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 79(8): 595-599.
• [7] Hyrcza-Michalska Monika. 2016. „Application of a digital strain analyzer Auto Grid at thin sheet metals mechanical characteristics preparation and assessment of their drawability”. Solid State Phenomena. 246: 75-78.
• [8] Hyrcza-Michalska Monika. 2016. „Badania odkształcalności blach cienkich ze stali i stopów wysokowytrzymałych”. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 83(3): 105-111.
• [9] Hyrcza-Michalska Monika 2016. „Problemy oceny tłoczności materiałów metalicznych”. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 83(9): 398-400.
• [10] Hyrcza-Michalska Monika 2017. „Metodyka oceny tłoczności wysokowytrzymałych blach cienkich”. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 84(8): 310-312.
• [11] Hyrcza-Michalska Monika. 2017. „Research on liquid forming process of nickel superalloys thin sheet metals“. Arch. Metall. Mater. 62(4): 2355-2358.
• [12] ISO TC 164/SC 2 N 477, ISO/CD 12004-2, Metallic materials — Sheet and strip- Determination of forming limit curves — Part 2: Determination of forming limit curves in laboratory, Jan 26th, 2006.
• [13] Kim, S.B., Huh, H., Bok, H.H., Moon, M.B. 2011. „Forming limit diagram of auto-body steel sheets for high-speed sheet metal forming“. Journal of Materials Processing Technology. 211: 851-862.
• [14] Marciniak Zdzisław. “Mechanika procesów tłoczenia blach”. Państwowe Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa. 1961.
• [15] Piela Antoni, Franciszek Grosman. 2002. „Współczesne metody oceny technologicznej plastyczności wsadów stosowanych do tłoczenia elementów karoserii samochodowych”. Obróbka Plastyczna Metali. (4) 2002: 17-26.
• [16] Piela Antoni, Zbigniew Zimniak. 2000. „Symulacja metodą elementów skończonych procesu tłoczenia blach typu Tailored Blanks na przykładzie próby miseczkowania”. Materiały 7 Konferencji nt. Zastosowanie komputerów w zakładach przetwórstwa metali, KomPlasTech 2000, Krynica-Czarny Potok 16-19.01.2000: 223-232.
• [17] PN-EN ISO 20482:2014-02. „Metallic materials – Erichsen cupping test“. 2014.
• [18] Rojek Jerzy, J. Jovicevic, Eugenio Oñate. 1996. „Industrial applications of sheet stamping simulation using new finite element models“. Journal of Materials Processing Technology. Vol. 60 (1–4) 1996: 243-247.
• [19] Romanowski W. P. “Tłoczenie na zimno. Poradnik”.Wydawnictwa Naukowo-Techniczne . Warszawa.1962.
• [20] Sheriff Mohamed N., Mohamed Ismail M. 2008. „Numerical design optimisation of drawbead position and experimental validation of cup drawing process“. Journal of Materials Processing Tech. 206 (1-3): 83-91.
• [21] Xiong Zhiqing and Xuemei Yang. 2005. „Quantitative Evaluation for Drawability of Sheet Metal”, J. Mater. Sci. Technol. 51(5): 763 -766.
• [22] Zienkiewicz Olgierd Cecil „The Finite Element Method in Engineering Science“, (second edition), McGraw-Hill, 1971.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).