Kontrola jakości produktów głębokiego tłoczenia blach za pomocą symulacji komputerowych

• Autorzy: Żmudzki A. , Śledzińska A. , Pietrzyk M. , Plewiński A. , Drenger T.

Warianty tytułu

EN

Numerical simulations of deep drawing for control of product qualiy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

: Już w fazie projektowania procesów głębokiego tłoczenia blach dąży się do eliminacji lub przynajmniej minimalizacji przewidywanych niedokładności kształtu i wymiarów produktu, spowodowanych wieloma różnymi warunkami samego procesu jak i własnościami odkształcanego materiału. Wyróżnić można wiele czynników opisujących końcową jakość produktu (zjawisko nawrotu sprężystego, utrata spójności materiału, czy fałdowanie powierzchni. W artykule przedstawiono szeregu wad wytłoczek, które mogą być opisane poprzez odpowiednie wskaźniki ilościowe i jakościowe. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod laboratoryjnych wykorzystywanych do poprawy jakości wytłoczek popularnym narzędziem i mniej kosztownym narzędziem stają się symulacje numeryczne połączone z automatycznymi metodami optymalizacji. W pracy przedstawiono dwa pakiety oparte o Metodę Elementów Skończonych (MES): ABAQUS/Explicit i Eta/Dynaform 5.2, oraz dokonano porównania wyników symulacji przykładowego procesu tłoczenia prostokątnej puszki stalowej, uzyskanych z tych programów. Przedstawiono również analizę wyników symulacji numerycznych pod kątem oceny jakości wytłoczki poprzez zdefiniowanie odpowiednich wskaźników oraz możliwości zastosowania procedur automatycznej optymalizacji w celu jej poprawy. Dokonano oceny dokładności obliczeń w porównaniu z wynikami eksperymentalnymi. Ponadto przedstawiono wrażliwość zjawiska odsprężynowania powrotnego na zastosowanie dodatkowych sił oporowych działających na kołnierz wytłoczki podczas procesu, oraz zastosowanie metody odwrotnej do wyznaczenia wartości tych sił w celu zminimalizowania wielkości nawrotu sprężystego.

EN

There are many important factors (springback, thinning/thickening, wrinkling) which determine the quality of deep drawing processes products. Inaccuracies of shape and dimensions of products, which are caused by various process conditions, should be minimized or even eliminated. However, it is a difficult task, which can be solved by different methods. The proper drawing dies design, which is the most important part of the process design, is preceded by series of physical or numerical tests. Thus, accurate numerical models for such parameters as friction, stress and strain state in the material, strain hardening, etc. are needed. Development of models is based on plastometric tests and the inverse anlalysis for their interpretation. Dedicated finite element software equipped with quality factors evaluation and control is used for simulations of drawing processes. In this work, two FEM based programs, ABAQUS/Explicit and the Eta/Dynaform 5.2, are presented and compared using deep drawing of the 3D part as an example. The analysis of results of numerical simulation is presented in the paper. The accuracy of calculations and specific quality factors are evaluated. Beyond this, the sensitivity of springback to changes of forces causing flow resistance of the sheet, as well as application of the inverse method to evaluate these forces for minimal values of springback deformation, is presented.

Słowa kluczowe

PL

tłoczenie; wytłoczka; MES (metoda elementów skończonych); optymalizacja

EN

drawpiece; drawing; FEM; optimization

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 16, nr 2
• Strony: 50--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Żmudzki A.

autor

Śledzińska A.

autor

Pietrzyk M.

autor

Plewiński A.

autor

Drenger T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza Al. Mickiewicza 30 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Szeliga D., Pietrzyk M., Identification of Rheological and Tribological Parameters, Metal Forming Science and Practice, A State-of-the-art Volume in Honour of Professor J.A. Schey's 80th Birthday, ed., Lenard J.G., Elsevier, Amsterdam, 2002, 227-258.
• 2. Knopf-Lenoir C., Batoz J.L., Delamé- zière A., Naceur H., Ben Ayed L., Ben Elechi S., Optimization of process paraeters in sheet metal forming, Proc. I-st. Invited COST526 Conf. APOMAT, Morschach, 2005, 110-119.
• 3. Woźniak H., Tłoczenie głębokiej stalowej puszki prostokątnej z kołnierzem, Obróbka Plastyczna Metali, nr 5, 1999, 21-26.
• 4. Delamézière A., Naceur H., Batoz J.L.,Guo Y.Q., Knopf-Lenoir C., On the optimum material properties of thin sheets obtained by deep drawing, Proc 4th ESAFORM Conf. on Material Forming, Liège, 2001, 317-320
• 5. Żmudzki A., Pidvysotskyy V., Pietrzyk M., Woźniak H, Plewiński A., Zastosowanie analizy odwrotnej do wyznaczania parametrów procesu tłoczenia dających najmniejsze sprężynowanie powrotne, Rudy i Metale Nieżelazne, 49, 2004, 2-6.
• 6. Zimniak Z., Minimalizacja błędów sprężynowania powrotnego w procesach tłoczenia blach, Proc. 10th Conf. KomPlasTech 2003, Wisła-Jawornik, 2003, 147-153.
• 7. Schmitt W., Krasowsky A., Riedel H., Benevolensky O., Spring-back Simulation Based on Characterization of Sheet Metals under Reverse Plastic Strains, XXII Verformungskundliches Kolloquium – Tagungsband, Leoben, 2003, 200-205.
• 8. Lenoir H., Boudeau N., An optimization procedure for springbak compensation, Proc 6th ESAFORM Conf. on Material Forming, ed., Brucato V., Salerno, 2003, 143-146
• 9. Żmudzki A., Kusiak J., Neural Networks based optimization in Inverse analysis, Proc. I-st. Invited COST526 Conf. APOMAT, Morschach, 2005, 236-241.
• 10. Szyndler D., Pietrzyk M., Hodgson P.D., Identification of Parameters in the Internal Variable Constitutive Model and Friction Model for Hot Forming of Steels, Proc. NUMIFORM 2001, ed., Mori, K., Publ. A. Balkema, Toyohashi, 2001, 297-302.
• 11. Szyndler D., Pietrzyk M., Kuziak R., Estimation of Rheological and Friction Parameters in Hot Forming Processes as an Inverse Problem, in Proc. 4th ESAFORM Conf. on Materials Forming, ed. Habraken A.M. Liege, 2001, 191- 194.
• 12. ABAQUS/Explicit User’s Manual, Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc., 1998.
• 13. LS-DYNA Theoretical Manual, Livermore Software Technology Corporation, 1998.
• 14. Żmudzki A., Śledzińska A., Pietrzyk M., Woźniak H., Plewiński A., Drenger T., Numerical simulations of deep drawing for control of product quality, Conf. NetShape Sheet Metal Forming, Poznań-Wąsowo, 2005, 55-68.