An experimental study of material flow and surface quality using image processing in the hydraulic bulge test

• Autorzy: Świłło S.

Warianty tytułu

PL

Analiza doświadczalna płynięcia materiału i kontrola jakości powierzchni w procesie wybrzuszania z wykorzystaniem obróbki obrazu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a method for the surface shape and strain measurement applied in the determination of metal flow and product quality. Accurate determination of these characteristics in the sheet metal forming operation is extremely important, especially in automotive applications. However, the sheet metal forming is a very complex manufacturing process, and its success depends on many factors. This involves a number of tests that should be carried out to find optimal, yet cost-effective solutions. In this study the author discusses the investigations that are focused on better understanding of the strain values and their distribution in a product, and checking if they do not exceed certain limit resulting in the loss of stability. The hydraulic bulge test was identified as a method most applicable in these investigations, where both theoretical and experimental analysis was conducted. First, the presented solution in the field of reconstruction of three-dimensional (3D) objects significantly expands the capabilities of the analysis, compared with the solutions existing so far. Second, a new method for the 3-dimensional geometry and strain measurement based on laser scanning technique is presented. Next, the image acquisition process and digital image correlation (DIC) are presented to recognize and analyze the objects taken from camera. The 3D shape and strain analysis presented in this paper offers a valuable tool in the metal products quality control, along with a complete testing equipment for maximum strain calculation just before cracking. The computer measurement system is directly connected to the hydraulic bulge test apparatus, thus providing fast and accurate results for material testing and process analysis.

PL

W artykule przedstawiono metodę pomiaru geometrii i odkształceń w odniesieniu do pól przemieszczeń i końcowej jakości produktu. Dokładna charakterystyka tych wielkości w procesach kształtowania blach jest niezwykle ważna, szczególnie w przemyśle samochodowym. Jakkolwiek jednak jest to proces niezwykle trudny i uzależniony od wielu czynników. Dlatego wykorzystywanych jest wiele testów, w celu określenia charakterystyki materiału. W przedstawionym opracowaniu autor koncentruje się na lepszym zrozumieniu rozkładu odkształcenia i jego koncentracji prowadzącej do utraty stateczności. Zaproponowana został metoda hydro-wybrzuszania, gdzie przedstawiono dwa rozwiązania doświadczalne i analityczne. W pierwszej części przedstawiono rozwiązania w zakresie rekonstrukcji trójwymiarowej, które znacząco rozszerzają możliwości w stosunku do tradycyjnych metod optycznych analizy kształtu. Następnie zaprezentowano wyniki analizy obrazu z wykorzystaniem korelacji, wskazując na znaczne ułatwienia w rozwiązywaniu problemów wyznaczania odkształceń i pomiaru kształtu dla przedstawionego przykładu, jak również dla identyfikacji miejsc potencjalnych pęknięć. Dzięki sprzężeniu urządzenia testującego z układem komputerowym możliwe jest szybkie i precyzyjne przedstawienie końcowych wyników pomiarów własności materiału.

Słowa kluczowe

EN

strain analysis; sheet metal forming; hydraulic bulge test

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, No. 2
• Strony: 283--288
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Świłło S.

• Faculty of Production Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw/Poland

Bibliografia

• Feldmann, P., Schatz, M., 2006, Effective Evaluation of FLCTests with the optical in-process strain analysis system AutoGrid, Proc. Conf. FLC, ed, Hora P., Zurich, 69-73.
• Feldmann P., 2007, Application of strain analysis system AUTOGRID for evaluation of formability tests and for strain analysis on deformed parts, Proc. Conf. International Deep Drawing Research Group, ed, Tisza M., Gyor, 483–490.
• Hijazi, A., Yardi N., Madhavan V., 2004, Determination of forming limit curves using 3D digital image correlation and in-situ observation, Proc. Conf. SAMPE, Long Beach, 791-803.
• Koga, N. and Murakawa, M., 1996, Application of visioplasticity to experimental analysis of shearing phenomena, Proc. Conf. Advanced Technology of Plasticity, Vol. II, ed, T. Altan, Columbus, 571-574.
• Liewald, M., Schleich R., 2010, Development of an Anisotropic Failure Criterion for Characterising the Influence of Curvature on Forming Limits of Aluminium Sheet Metal Alloys, Int. Journal of Material Forming, 3,1175-1178.
• Marciniak, Z., Kuczyński, K., 1967, Limits strains in the processes of stretch-forming sheet metal, Int. Journal of Mechanics Science, 9, 609-612.
• Marciniak Z., 1961, Influence of the sign change of the load on the strain hardening curve of a copper test piece subject to torsion, Archives of Mechanics, 13, 743-752 (in Polish).
• Sirkis, S., 1990, System response to automated grid methods. Opt. Eng., vol. 29, 1485-1493
• Swillo, S., and Jaroszewicz, L.R., 2001, Automatic shape measurement on base of static fiber-optic fringe projection method. Proc. Conf. Engineering Design & Automation, eds, Parsaei, H.R., Gen, M., Leep, H.R., Wong J.P., Las Vegas, 476-481.
• Swillo, S., 2001, Automatic of strain measurement by using image processing. Proc. Conf. Engineering Design & Automation, eds, Parsaei, H.R., Gen, M., Leep, H.R., Wong J.P. Las Vegas, 272-277.
• Świłło, S., Kocańda, A. and Piela, A., 2000, Determination of the forming limit curve by using stereo image processing. Proc. Conf. Metal Forming 2000, eds, Pietrzyk M., Kusiak J. & Majta J. and Hartley P., & Pillinger I., Kraków, 545-550.
• Świłło, S., Czyżewski, P., Lisok, J., 2012, An experimental study for hydro-bulging process using advanced computer technique, Proc. Conf. Metal Forming 2012, eds, Kusiak J., Majta J., Szeliga D. and Weinheim, Kraków, 1411-1414.