The effect of blankholder pressure on the amount of springback in the U-draw bending process

• Autorzy: Fejkiel Romuald

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2024.17

Warianty tytułu

PL

Wpływ nacisku dociskacza na wartość odkształceń sprężystych w procesie gięcia blach w kształcie litery U

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Springback in sheet metal forming processes is a phenomenon that makes it difficult to obtain products with the desired geometry. This paper presents the results of research on the effect of the blankholder pressure on the elastic deformations of sheets during the forming of strip specimens (50 mm wide and 400 mm long) into U-shaped components. A special die was developed for the forming of sheet metals under variable blankholder pressure conditions in the range between 1 and 3 MPa. Three grades of sheets with significantly different properties were used as the research material: 6063 aluminium alloy, S235JR structural steel and X46Cr13 stainless steel. The research was conducted under dry friction conditions. The elastic deformations of the sheet metal in the U-draw bending process were of a different character in the punch radius and die radius areas. In the area of the punch edge, the springback coefficient decreased with increasing blankholder pressure. This relationship was observed for all the tested materials. In the area of the die edge, a decrease in the value of the bending angle was generally observed in relation to the bending angle in the loaded state.

PL

Sprężynowanie jest zjawiskiem, które utrudnia otrzymanie wyrobów o pożądanej geometrii w procesach kształtowania blach. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu nacisku dociskacza na odkształcenia sprężyste blach podczas ich kształtowania pasów blachy o szerokości 50 mm i długości 400 mm w wyroby w kształcie litery U. Opracowano specjalny tłocznik pozwalający na kształtowanie wyrobów w warunkach zmiennego nacisku dociskacza w zakresie 1-3 MPa. Jako materiał badawczy wykorzystano trzy gatunki blach o znacznie różniących się właściwościach: stop aluminium EN AW-6063, stal konstrukcyjna S235JR oraz stal nierdzewna X46Cr13. Badania przeprowadzono w warunkach tarcia suchego. Odkształcenia sprężyste blachy w procesie gięcia w kształcie litery U miały inny charakter w obszarach promienia stempla i promienia matrycy. W obszarze krawędzi stempla współczynnik sprężynowania zmniejszał się ze wzrostem nacisku dociskacza. Tę zależność zaobserwowano dla wszystkich badanych materiałów o różnych właściwościach mechanicznych. W strefie krawędzi matrycy generalnie zaobserwowano zmniejszenie kąta gięcia w stosunku do kąta gięcia w stanie obciążonym.

Słowa kluczowe

EN

elastic properties; bending; sheet metal; sheet metal forming; springback

PL

właściwości sprężyste; gięcie; blacha; kształtowanie blach; odkształcenia sprężyste

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 195--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Fejkiel Romuald

• Department of Mechanics and Machine Building, The University College of Applied Sciences in Krosno

• https://orcid.org/0000-0002-1339-2731

Bibliografia

• 1. Bozdemir, M., & Golcu, M. (2008). Artificial neural network analysis of springback in V bending. Journal of Applied Sciences, 8(17), 3038-3043. https://doi.org/10.3923/jas.2008.3038.3043
• 2. Chen, F. K., & Ko, S. F. (2006). Deformation analysis of springback in L-bending of sheet metal. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 18(1-2), 339-342.
• 3. Chen, T. C., Chen, S. X., Wang, C. C., & Lee, T. E. (2023). Analysis of the punch motion curve for the springback of U-shaped sheet metal. Advances in Mechanical Engineering, 15(3). https://doi.org/10.1177/16878132231161151
• 4. Choi, M., & Huh, H. (2014). Effect of punch speed on amount of springback in U-bending process of auto-body steel sheets. Procedia Engineering, 81, 963-968. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.10.125
• 5. Dessie, J. E., & Lukacs, Z. (2023). Determination of influential springback parameters in U-bending test. Pollack Periodica, 18(2), 17-22. https://doi.org/10.1556/606.2023.00799
• 6. Dou, L., Li, X., Dong, H., Li, D., & Peng, X. (2020). Development of springback tester and the effect of forming speed on the springback of four sheet metal bending processes. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 967, Article 012065. https://doi.org/10.1088/1757-899X/967/1/012065
• 7. El-Megharbel, A., El-Domiaty, A., & Shaker, M. (1990). Springback and residual stresses after stretch bending of workhardening sheet metal. Journal of Materials Processing Technology, 24, 191-200. https://doi.org/10.1016/0924-0136(90)90181-S
• 8. Erbel, S., Kuczyński, K, & Marciniak, Z. (1986). Obróbka plastyczna. Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 9. Gierzyńska, M. (1983). Tarcie, zużycie i smarowanie w obróbce plastycznej metali. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• 10. Ha, T., Welo, T., Ringen, G., & Wang, J. (2022). A strategy for on-machine springback measurement in rotary draw bending using digital image-based laser tracking. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 119, 705-718. https://doi.org/10.1007/s00170-021-08178-w
• 11. Han, L. F., & Liao, Z. L. (2014). The application of radial basis function neural network in springback prediction of sheet flanging. Applied Mechanics and Materials, 668-669, 571-574. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/AMM.668-669.571
• 12. Hou, Y., Min, J., Lin, J., Liu, Z., Carsley, J. E., & Stoughton, T. B. (2017). Springback prediction of sheet metals using improved material models. Procedia Engineering, 207, 173-178. https://doi.org/10.1016/ j.proeng.2017.10.757
• 13. Hu, J., Chung, K., Li, X. X., Park, T., Zhou, G. F., & Yao, R. (2011). An automatic spring-back compensation method in die design based on a genetic algorithm. Metals and Materials International, 17, 527–533. https://doi.org/10.1007/s12540-011-0636-8
• 14. Khleif, A. A., Kasjkool, L. H., & Hassoon, O. H. (2020). Experimental investigation of hold time effect on springback in V-bending sheet metal forming process. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 881, 012071. https://doi.org/10.1088/1757-899X/881/1/012071
• 15. Li, X., Yang, Y., Wang, Y., Bao, J., & Li, S. (2002). Effect of the material-hardening mode on the springback simulation accuracy of V-free bending. Journal of Materials Processing Technology, 123(2), 209-211. http://dx.doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00055-9
• 16. Lu, Z., Li, D., Cao, L., Cui, H., & Xu, J. (2023). Springback control in complex sheet-metal forming based on advanced high-strength steel. Coatings, 13, 930. https://doi.org/10.3390/coatings13050930
• 17. Nowosielski, M., Żaba, K., Kita, P., & Kwiatkowski, M. (2013). Compensation of springback effect in designing new pressing technologies. Proceedings of the Metal2013 Conference (pp. 1-5). http://dx.doi.org/10.13140/2.1.4897.6328
• 18. Rajesh, R., Bharath, K. A., Mohammed, N. P. K., & Subramanian, S. (2024). Springback defect minimization in u bending of AL5052 alloy sheet using Box Behnken design of experiments. Academic Journal of Manufacturing Engineering, 22(1), 127-134.
• 19. Sae-Eaw, N., Thanadngarn, C., Sirivedin, K., Buakaew, V., & Neamsup, Y. (2013). The study of the springback effect in the UHSS by U-bending process. Applied Science and Engineering Progress, 6(1), 19-25.
• 20. Slota, J., Gajdos, I., Spišák, E., & Šiser, M. (2017). Springback prediction of stretching process using finite element analysis for DP600 steel sheet. Acta Mechanica et Automatica, 11(1), 5-8. https://doi.org/10.1515/ama-2017-0001
• 21. Slota J., Jurcisin M., Spišák E., & Sleziak T. (2014). An investigation of springback in sheet metal forming of high strength steels. Applied Mechanics and Materials, 693, 370-375. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/AMM.693.370
• 22. Slota, J., Jurčišin M., & Dvořák M. (2013). Experimental and numerical analysis of springback prediction in U-bendings of anisotropic sheet metals. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej - Mechanika, 83(3), 525-533. https://doi.org/10.7862/rm.2013.47
• 23. Tong, V. C., & Nguyen, D. T. (2018). A study on spring-back in U-draw bending of DP350 high-strength steel sheets based on combined isotropic and kinematic hardening laws. Advances in Mechanical Engineering, 10(9), https://doi.org/10.1177/1687814018797436
• 24. Wang, H., Huang, A., Xing, S., Zhang, C., & Luo, J. (2023). Finite element simulation and experimental study of U-bending forming of high-strength Mg-Gd-Y-Zn-Zr alloy. Metals, 13, Article 1477. https://doi.org/10.3390/met13081477
• 25. Wasif, M., Rababah, M., Fatima, A., & Baig, S. U. R. (2023). Prediction of springback using the machine learning technique in high-tensile strength sheet metal during the V-bending process. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, 17(4), 481-488. https://doi.org/10.59038/jjmie/170403
• 26. Zajkani, A., & Hajbarati, H. (2017). An analytical modeling for springback prediction during U-bending process of advanced high-strength steels based on anisotropic nonlinear kinematic hardening model. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 90, 349-359. https://doi.org/10.1007/s00170-016-9387-5

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2026).