Influence of tool geometry on surface condition of V-bent aluminum sheet

• Autorzy: Morawiński Ł. , Kocańda A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ geometrii narzędzi na stan powierzchni blachy aluminiowej w procesie V-gięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Bending is one of the processes, which are most commonly performed in sheet metal forming. It is quite difficult to determine the moment of formation of defects in the form of cracks on the surface of the sheet metal. This is very often the criterion for the rejection of the product. For this reason, it is important to evaluate the state of the surface of the sheet metal along with the line of bending, because there are the largest deformations, leading to the formation of defects such as localized necking or cracks. Application of 3D digital microscope is presented to evaluate the surface condition of the V-bent specimens. The parameter Wmax obtained from the analysis of the geometry of the sheet metal surface with the usage of the 3D visualization is introduced. In contrast to the surface roughness parameters, it does not average the highest and the lowest points in the given area. Its value depends directly on the deepest localized necking currently occurring in the study area, which may be followed by a crack initiation. Due to this, it makes possible to define better the moment of cracking. Images of surfaces of V-bent specimens made of aluminum sheets EN AW-2017A (PA6) commonly used in the automotive and aerospace industries were subjected to detailed analysis. Using computer modeling of the bending process, the values of strain have been determined at the surface of the sheet in the bending line. On this basis, the analysis of dependence of the parameter Wmax on thickness of sheet metal as well as geometry of the tools has been conducted. The presented possibility of determining the moment of crack initiation allows to safely perform the bending process by avoiding formation of defects on the surface of the aluminum sheet.

PL

Gięcie jest jednym z najczęściej przeprowadzanych procesów obróbki plastycznej. Różnorodność materiałów i geometrii narzędzi w procesie gięcia powoduje trudności w określeniu momentu powstawania defektów w postaci pęknięć na powierzchni blachy, a to one bardzo często stanowią kryterium decydujące o odrzuceniu produktu. Z tego powodu bardzo ważna jest ocena stanu powierzchni blachy wzdłuż linii gięcia, ponieważ tam występują największe odkształcenia, prowadzące do powstawania defektów w postaci bruzd czy pęknięć. Bruzdy tworzą charakterystycznie zafalowaną powierzchnię. Wraz z powiększaniem kąta gięcia następuje pogłębianie się bruzd, aż w najgłębszych z nich następuje inicjacja pęknięć. Od tego momentu rozpoczyna się rozrost i łączenie się pęknięć, które mają zasadniczy wpływ na wytrzymałość wyrobu i prowadzą do jego zniszczenia. Stąd określenie momentu powstawania nieciągłości materiału w postaci bruzdy ma kluczowe znaczenie w ocenie stanu powierzchni giętej blachy. W opracowaniu przedstawiono wykorzystanie mikroskopu cyfrowego 3D do oceny stanu powierzchni próbek z blachy aluminiowej EN AW-2017A (PA6) poddanych V-gięciu. W celu uzyskania wizualizacji 3D powierzchni wykorzystano mapy głębokości uzyskane z analizy ostrości obrazu oraz tradycyjny obraz 2D. Wizualizacja 3D pozwala na ocenę staniu powierzchni blachy w sposób jakościowy. Aby jednoznacznie ocenić jej stan w sposób ilościowy, wprowadzono parametr Wmax. Uzyskiwany jest on z analizy zarysu geometrii powierzchni blachy pobranej z wizualizacji 3D. Jego wartość zależna jest bezpośrednio od najgłębszych bruzd aktualnie występujących na badanym obszarze, z których może następować inicjacja pęknięć. Dzięki temu możliwe jest precyzyjniejsze określenie momentu powstawania pęknięć. Dodatkowo przeprowadzono modelowanie komputerowe procesu V-gięcia w celu uzyskania informacji o odkształceniach plastycznych w najsilniej obciążonych warstwach materiału giętych próbek dla szerszego niż w przypadku doświadczeń zakresu zmienności geometrii narzędzi do gięcia. Przedstawiona możliwość określenia momentu inicjacji pęknięć pozwala na bezpieczne przeprowadzenie procesu gięcia poprzez uniknięcie powstawania defektów na powierzchni blachy, które są niedopuszczalne ze względów estetycznych oraz wytrzymałościowych.

Słowa kluczowe

EN

V-bending; tool geometry; 3D digital microscope; computer simulation (FEM); surface condition; grooves; cracks

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 15, No.1
• Strony: 30--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Morawiński Ł.

• Warsaw University of Technology, 85 Narbutta St., 02-524 Warsaw, Poland

autor

Kocańda A.

• Warsaw University of Technology, 85 Narbutta St., 02-524 Warsaw, Poland

Bibliografia

• Bakhshi-Jooybari, M., Rahmani, B., Daeezadch, V., Gorji, A., 2009, The Study of Spring-back of CK67 Steel Sheet in V-die and U-die Bending Processes, Mater Design, 30, 2410-2419.
• Davidkov, A., Jain, M.K., Petrov, R.H., Wilkinson, D.S., Mishra, R.K., 2012, Strain Localization and Damage Development during Bending of Al Mg Alloy Sheets, Mat Sci Eng A-Struct, 550, 395-407.
• Morawiński, Ł., Jasiński, C, Kocańda, A., 2013, Rekonstrukcja geometrii pęknięć powstałych w blachach w procesach gięcia i wytłaczania przez rozciąganie, Przegląd Mechaniczny, 10, 35-39 (in Polish).
• Mattei, L., Daniel, D., Guiglionda, G., Klocker, H., Driver, J., 2013, Strain Localization and Damage Mechanisms during Bending of AA6016 Sheet, Mat Sci Eng A-Struct, 559,812-821.
• Sarkar, J., Kutty, T.R.G., Conlon, K.T., Wilkinson, D.S., Embury, J.D., Lloyd, D.J., 2001, Tensile and Bending Properties of AA5754 Aluminum Alloys, Mat Sci Eng A-Struct, 316, 52 59.
• Sarkar, J., Kutty, T.R.G., Wilkinson, D.S., Embury, J.D., Lloyd, D.J., 2004, Tensile Properties and Bendability of T4 Treated AA6111 Aluminum Alloys, Mat Sci Eng A-Struct, 369, 258 266.
• Thipprakmas, S., Phanitwong, W., 2011, Process Parameter Design of Spring-back and Spring-go in V-bending Process using Taguchi Technique, Mater Design, 32, 4430-4436.
• Thipprakmas, S, Rojananan, S., 2008, Investigation of Spring-go Phenomenon using Finite Element Method, Mater Design, 29, 1526 1532.