The effect of varnishing and soaking on formability of the AW-5052-H28 aluminium alloy sheets in Erichsen cupping test

• Autorzy: Żaba Krzysztof , Kuczek Łukasz , Balcerzak Maciej

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2024.13

Warianty tytułu

PL

Wpływ lakierowania i wygrzewania na odkształcalność blach ze stopu aluminium AW-5052-H28 w próbie tłoczności Erichsena

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of experimental tests on the stretch-forming ability of 0.21-mm-thick AW-5052-H28 aluminium alloy sheets used in the production of pull-off cups. Erichsen test under various tribological conditions (dry friction, lubrication with graphite lubricant) was used to assess the sheet formability. Punches with a various diameter of the spherical end (8 and 20 mm) were used in the tests. The effect of soaking conditions and varnishing variants on the value of Erichsen indices IE and IE11 was investigated. The sheets were soaked for 13 minutes at various temperatures: 185°C, 190°C and 200°C. In test conditions without lubrication, the lowest value of the IE index = 3.3 mm was observed for sheets in as-received state and for samples after soaking. However, the highest values of the Erichsen index in tests without lubrication were measured for varnished samples and repeatedly soaked. The tests conducted under lubrication conditions with graphite grease revealed usually higher values of the IE index compared to testing conditions without the use of grease. The values of the IE11 index were approximately twice lower than the IE indices. Observation of the bulge surface revealed a smooth surface, which means that the material is characterised by a fine-grained microstructure.

PL

W tym artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych odkształcalności blach ze stopu aluminium AW-5052-H28 o grubości 0.21 mm stosowanych do produkcji kapsli zawierających zawleczkę. Tłoczność blachy określono metodą Erichsena w warunkach tarcia suchego i smarowania smarem grafitowym. Wykorzystano stemple o średnicy sferycznej końcówki 8 oraz 20 mm. Badano wpływ warunków lakierowania i wygrzewania na wartość wskaźników Erichsena IE oraz IE11. Wygrzewanie blach przeprowadzano w czasie 13 minut i w różnej temperaturze: 185°C, 190°C oraz 200°C. W warunkach bez smarowania najmniejszą wartością wskaźnika IE = 3,3 mm charakteryzowały się blachy w stanie dostawy oraz próbki po wygrzewaniu. Natomiast najwyższe wartości wskaźnika Erichsena w badaniach bez smarowania zmierzono dla próbek lakierowanych oraz wielokrotnie wygrzewanych. Testy przeprowadzone w warunkach smarowania smarem grafitowym ujawniły przeważnie większe wartości wskaźnika IE w porównaniu do warunków testowania bez użycia smaru. Wartości wskaźnika IE11były około dwukrotnie mniejsze niż wskaźnika IE. Obserwacja powierzchni wytłoczenia pozwoliła stwierdzić gładką powierzchnię, co oznacza, że materiał charakteryzował się drobnoziarnistą mikrostrukturą.

Słowa kluczowe

EN

aluminium alloy; soaking; Erichsen test; formability; sheet metal

PL

stop aluminium; wygrzewanie; test Erichsena; odkształcalność; blacha

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 137--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Żaba Krzysztof

• Department of Metal Working and Physical Metallurgy of Non-Ferrous Metals, Faculty of Non-Ferrous Metals, AGH - University of Science and Technology

autor

Kuczek Łukasz

• Department of Metal Working and Physical Metallurgy of Non-Ferrous Metals, Faculty of Non-Ferrous Metals, AGH - University of Science and Technology

autor

Balcerzak Maciej

• Department of Metal Working and Physical Metallurgy of Non-Ferrous Metals, Faculty of Non-Ferrous Metals, AGH - University of Science and Technology

Bibliografia

• 1. Banabic, D., Bunge, H. J., Pöhlandt, K., & Tekkaya, A. E. (2000). Formability of metallic materials. Springer-Verlag. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04013-3
• 2. Bang, J., Kim, M., Bae, G., Kim, H. G., Lee, M. G., & Song, J. (2022). Efficient wear simulation methodology for predicting nonlinear wear behavior of tools in sheet metal forming. Materials, 15(13), Article 4509. https://doi.org/10.3390/ma15134509
• 3. Bang, J., Park, N., Song, J., Kim, H. G., Bae, G., & Lee, M. G. (2021). Tool wear prediction in the forming of automotive DP980 steel sheet using statistical sensitivity analysis and accelerated U-bending based wear test. Metals 11(2), Article 306. https://doi.org/10.3390/met11020306
• 4. Czapla, K., Żaba, K., Kot M., Nejman, I., Madej, M., & Trzepieciński T. Tribological performance of anti-wear coatings on tools for forming aluminium alloy sheets used for producing pull-off caps. Materials, 2023, 16(19), 6465. https://doi.org/10.3390/ma16196465
• 5. Devenport, T. M., Griffin, J. M., Rolfe, B. F., & Pereira, M. P. (2023). Friction and wear in stages of galling for sheet metal forming applications. Lubricants, 11(7), Article 288. https://doi.org/10.3390/lubricants11070288
• 6. EN ISO 20482. (2014). Metallic materials—Sheet and strip Erichsen cupping test. International Organization for Standardization.
• 7. EN ISO 6892-1. (2020). Metallic materials—Tensile testing—Part 1: Method of test at room temperature. International Organization for Standardization.
• 8. Fernandes, L., Silva, F. J. G., Andrade, M. F., Alexandre, R., Baptista, A. P. M., & Rodrigues, C. (2017). Improving the punch and die wear behavior in tin coated steel stamping process. Surface and Coatings Technology, 332, 174-189. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.06.086
• 9. He, H., Yang, T., Ren, Y., Peng, Y., Xue, S., & Zheng, L. (2022). Experimental investigation on the formability of al-mg alloy 5052 sheet by tensile and cupping test. Materials, 15(24), Article 8949. https://doi.org/10.3390/ma15248949
• 10. Leśniak, D., Rękas, A., Libura, W., & Zasadziński, J. (2014). Badania odkształcalności stopów aluminium serii 5xxx o wysokiej zawartości Mg w procesie półprzemysłowego wyciskania. Obróbka Plastyczna Metali, 25(3), 159-167.
• 11. Marsh, K., & Bugusu, B. (2007). Food packaging—Roles, materials, and environmental issues. Journal of Food Science, 72(3), 39-55. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00301.x
• 12. Reddy, A. C. S., Rajesham, S., Reddy, P. R., & Umamaheswar, A. C. (2020). Formability: A review on different sheet metal tests for formability. AIP Conference Proceedings, 2269(1), 2020, Article 030026. https://doi.org/10.1063/5.0019536
• 13. Sekhar, R. A. (2019). Determining the formability of AA5052 sheets in annealed and H32 condition. Journal of Physics: Conference Series, 1355, Article 012044. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1355/1/012044
• 14. Singh, M., Choubey, A. K., & Sasikumar, C. (2017). Formability analysis of aluminum alloy by Erichsen cupping test method. Materials Today Proceedings, 4(2), 805–810. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.01.089
• 15. Sobota, J. (2017). Umocnienie odkształceniowe stopów aluminium serii 6xxx. Rudy i Metale Nieżelazne, 62(6), 20-24.
• 16. Sravanthi, G., & Nethala, Y. V. K. K. (2015). Analysis of formability on aerospace grade aluminum alloys. International Journal of Engineering Research & Technology, 4(10), 236-260.
• 17. Subramani, K., Alogarsamy, S. K., Chinnaiyan, P., & Chinnaiyan, S. N. (2018). Studies on testing and modelling of formability in aluminium alloy sheet forming. Transactions of Famena, 42(2), 67-82. https://doi.org/10.21278/TOF.42206
• 18. Wankhede, P., & Suresh, K. (2020). A review on the evaluation of formability in sheet metal forming. Advances in Materials and Processing Technologies, 6(2), 458-485. https://doi.org/10.1080/2374068X.2020.1731229
• 19. Yamamoto, S., & Nonaka, T. (2022). Electrostatic and tribological properties of hydrogenated diamond-like carbon on anodic aluminium oxide. Surface and Coatings Technology, 441, Article 128530. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128530
• 20. Yamashita, M., Komuro, S., & Nikawa, M. (2021). Effect of strain-rate on forming limit strain of aluminum alloy and mild steel sheets under strain path change. International Journal of Automation Technology, 15(3), 343-349. https://doi.org/10.20965/ijat.2021.p0343
• 21. Zheng, K., He, Z., Qu, H., Chen, F., Han, Y., Zheng, J. H., & Li, N. (2023). A novel quench-form and in-die creep age process for hot forming of 2219 thin aluminum sheets with high precision and efficiency. Journal of Materials Processing Technology, 315, Article 117931. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2023.117931

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).