Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Experimental verification results of drawbead numerical simulation

100%

Zimniak Z. , Rutkowski D.

|

2010

|

tom Vol. 10, No. 1

52-57

EN

In sheet metal forming, drawbeads play an important role in material flow control. In this paper the results of simulations of drawbeads and equivalent drawbeads are experimentally verified. Strain and thickness variations were measured for a rectangular drawpiece. FEM modelling was done with commercial software LS-DYNA using explicit and implicit FEA codes. Three-dimensional numerical simulations were run using Hill's 1948 anisotropic yield function and the Barlat-Lian 1989 constitutive model. Calculations relating to the gravitational force loading and the drawing process were done using the explicit method and the spring back simulation was carried out using the implicit method The numerical simulation results were verified through the measurement of principal strains in selected cross sections of the drawpiece. As regards the principal strain distributions and the final drawpiece dimensions, good agreement between the experimental measurements and the FEM calculations was obtained. The best agreement for real drawbeads results occurred under the Barlat-Lian criterion. In the model an equivalent drawbead is represented by a line on the surface of the tools, along which the prescribed drawbead restraint force (DBRF) were exerted. This means that calculating the drawbead restrain force from formula and describing the sheet material by means of the Barlat-Lian criterion one can successfully use equivalent drawbeads.

PL

Progi ciągowe odgrywają bardzo ważną rolę w kontrolowaniu płynięcia materiału podczas procesów głębokiego tłoczenia blach. W pracy przedstawiono eksperymentalną weryfikację wyników numerycznej symulacji progów ciągowych oraz zastosowanych zastępczych progów ciągowych. Dla analizowanej wytłoczki prostokątnej dokonano pomiarów rozkładów odkształceń głównych oraz zmian grubości blachy. Modelowanie MES zostało przeprowadzone z użyciem komercyjnego programu LS-DYNA, wykorzystującego do obliczeń numerycznych kody typu explicit i implicit. Trójwymiarowe numeryczne symulacje przeprowadzono używając warunków plastyczności podanych przez Hilla w roku 1948 oraz przez Barlata i Liana z roku 1989. Obliczenia dotyczące obciążenia siłą grawitacji oraz procesu samego ciągnięcia wykonano z zastosowaniem metody explicit, a symulację sprężynowania powrotnego przeprowadzono metodą implicit. Weryfikację doświadczalną wyników obliczeniowych przeprowadzono poprzez pomiar odkształceń głównych w wybranych przekrojach wytłoczki. Na podstawie otrzymanych wyników badań dla progów rzeczywistych, dotyczących rozkładów odkształceń głównych oraz końcowych wymiarów geometrycznych wytłoczek, można stwierdzić dobrą zgodność wyników pomiarów doświadczalnych z obliczeniami MES. Najlepszą zgodność tych wyników uzyskano dla kryterium Barlata-Liana. Zastępczy próg ciągowy był określany w modelu przez linię leżącą na powierzchni narzędzi, wzdłuż której wywierana była zadana wartość siły oporu progu ciągowego (drawbead restraint force - DBRF). Można więc z powodzeniem stosować zastępcze progi ciągowe z zastosowaniem przyjętego w pracy wzoru na siłę oporu progu oraz z opisem materiału blachy za pomocą kryterium Barlata-Liana.

2

Thermo-mechanical forming of sheet metal -- modelling of warm forming, heat treatments and transformations

88%

Van Den Boogaard A. H. , Kurukuri S. , Ghosh M. , Miroux A. G.

|

2009

|

tom Vol. 9, No. 1

5-11

EN

Although basically all sheet forming processes are thermo-mechanical forming processes, the influence of temperature changes can most often safely be ignored. Two cases are considered, in which the interaction between thermal and mechanical behaviour cannot be neglected: 1. if the material is heated or cooled with the purpose to get different mechanical properties and 2. if the material properties vary considerably in the range between 20 and 100 °C, which is the range in industrial sheet forming processes without external heating or cooling. An example of the first one is temperature enhanced forming of aluminium sheet. In this process, parts of the tools are heated and other parts are cooled, in order to increase the formability. For simulations, this requires a material model that is suitable for the complete range of temperatures between 20 and 250 °C. Three models: a completely phenomenological model, the Bergström model and the Alflow model are evaluated with respect to temperature enhanced deep drawing of cylindrical cups of both Al-Mg and Al-Mg-Si alloys. A yet unexplained observation in experiments was that the earing profile changed between low temperature an elevated temperature deep drawing. Another type of temperature influence to enhance the formability of aluminium is an intermediate annealing step. Here, the thermal and mechanical loading is separated in time, but still they influence eachother, especially when aging materials are used. Experiments on, and models for an Al-Cu alloy are presented. The initial approach to completely reset the mechanical material properties after a heat treatment needed only very little correction. An example of the second type is the forming of austenitic stainless steels. Although the temperature dependence of austenite is not significant in ordinary industrial sheet forming situations, the material experiences a strain induced martensitic transformation which is highly sensitive to the temperature, exactly in the temperature range which is industrially the most common. Although progress is recently made in micro-scale modeling of the martensitic transformation, including transformation induced plasticity; these models are not feasible for full-scale forming simulations. Therefore, macroscopic models are developed that model the most relevant aspects in deep drawing: temperature, strain and stress dependent transformation and the influence on the macroscopic mechanical behaviour. The influence of stress is experimentally determined with a biaxial testing machine, in which several strain paths between simple shear and plane strain can be imposed.

PL

Temperatura oraz rozkład prędkości odkształcenia podczas formowania aluminium na ciepło charakteryzują się duża niejednorodnością. Wykorzystywane do analizy modele naprężenia uplastyczniającego powinny uwzględniać wpływ tych niejednorodności. Opracowany w niniejszej pracy fizyczny model Nes wykorzystano do symulacji tłoczenia aluminium AA6061-T4 w warunkach odkształcenia na ciepło. W trakcie analizy zaobserwowano znaczące różnice w kształcie wypływki uzyskanej podczas odkształcenia w temperaturze pokojowej oraz 250 °C. Analiza z wykorzystaniem modelu plastyczności kryształów wykazała aktywności dodatkowych systemów poślizgu w podwyższonych temperaturach. W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej dla procesów rozciągania oraz tłoczenia.

3

Computer Aided Sheet Metal Forming Process Design

88%

Zimniak Z.

|

2006

|

tom Vol. 6, No. 1

33-41

EN

A system for the computer aided design of sheet metal forming is described. This system was combined with the FEM and theoretical method of determination of a forming limit stress diagram (FLSD). A theoretical method was also developed for determining the FLSD, which is based on the perturbation theory. The perturbation analysis is based on the introduction of a disturbance added to homogeneous solution satisfying the set of governing differential equations of the problem. The finite element technique is used to compute springback compensation in complex parts. This compensation can be computed from the deformed shape of the blank by applying the press and rictional forces to the deformed sheet with equal magnitudes but opposite signs, the additional deformation is the amount of springback. This system assures high quality of the products for both simple and complex press forming operations, including deep drawing and stamped part trimming. An original method of controlling and diagnosing press forming processes on the basis of measurements of the magnetic field around the stamped part has been developed. The method is based on the magnetic effect which consists in the generation of a magnetic field by a ferromagnetic body subjected to a mechanical load. Using the system it is possible to design with high precision the sheet metal forming processes without expensive and time consuming trial and error techniques.

PL

Opracowano system komputerowego wspomagania projektowania dla procesów głębokiego tłoczenia blach. Bazuje on na metodzie elementów skończonych oraz wprowadzonym do niej systemie oceny tłoczności blach opartym na wykresach naprężeń granicznych. Do wyznaczania teoretycznych wykresów naprężeń granicznych zastosowano teorię perturbacyjną. System umożliwia również korekcję kształtu narzędzi, kompensującą sprężynowanie powrotne wytłoczki w operacjach obejmujących głębokie tłoczenie oraz okrawanie i wykrawanie. W tym celu zastosowano algorytm obliczeniowy wykorzystujący si)y działające na narzędzia w trakcie tłoczenia w celu korekcji kształtu narzędzi. Korekcja taka pozwala na uzyskanie dużej dokładności wymiarowo-kształtowej wytłoczek. W celu zapewnienia stałej, wysokiej jakości wyrobów opracowano system kontroli i diagnozowania procesu tłoczenia. W systemie tym zastosowano do określania momentu utraty stateczności materiału metodę, wykorzystującą pomiar pola magnetycznego generowanego w trakcie procesu tłoczenia przez wytłoczkę. Opracowany system zweryfikowano doświadczalnie dla różnego rodzaju blach oraz kształtów wytłoczek. Szerokie stosowanie prezentowanego systemu przyczyni się do znacznych oszczędności oraz poprawy dokładności produkowanych wytłoczek.

4

Ekperymentalna i numeryczna analiza procesu głębokiego tłoczenia

75%

Zimniak Z. , Rutkowski D.

|

2010

|

tom R. 83, nr 5-6

438-440

PL

Przedstawiono sposób symulacji tłoczenia za pomocą programu LS-Dyna oraz przygotowano metodologię porównywania wyników teoretycznych i doświadczalnych dla procesów tłoczenia. Zaproponowany proces wspomagania projektowania z wykorzystaniem systemu LS-Dyna pozwala na znaczne usprawnienie działań projektowych i daje możliwości zminimalizowania wielu drogich i czasochłonnych prac projektowych. Poprawność działania systemu komputerowego w ocenie tłoczności blach zweryfikowano przeprowadzając badania doświadczalne wybranych procesów tłoczenia.

EN

Presented is a deep drawing operation model produced by means of LS-Dyna software. The obtained FEM numeric results are submitted to verification by experimental method.

5

Evaluation of coefficient of friction of uncoated and TiN coated tools in deep drawing

75%

Evin E. , Audy J.

|

2010

|

tom z. 80 [274]

65-72

EN

The present investigation was set up to examine both predicted and experimental values of forces, power and friction in drawing cups from low carbon steel blanks using the same die set but in different uncoated and TiN coated conditions. The results showed a good agreement between predicted and experimental values. In addition, the findings demonstrated that the TiN coated tools reduced the friction at a tool - blank - die - interface (by about 5%), which in turn reduced the forces (by about 7%) and improved the final product quality, when compared to the performance of uncoated tools.

6

3D elasto-plastic FEM analysis of the sheet drawing of anisotropic steel sheet

75%

Trzepieciński T.

|

2010

|

tom Vol. 10, no 4

95-106

EN

The article presents the experimental and numerical results of rectangular cup drawing of DC03 coldrolled steel sheet. The aim of the experimental study was to analyse material behaviour under deformation. The received numerical results were further verified by experimental results. A 3D parametric finite element model was built using the commercial package ABAQUS. If the material and friction anisotropy are taken into account in the numerical model, this approach undoubtedly gives the most approximate numerical results to real processes.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oraz symulacji numerycznych procesu kształtowania wytłoczek z blachy stalowej głębokotłocznej. Celem badań eksperymentalnych była analiza płynięcia materiału pod wpływem deformacji plastycznej. Otrzymane wyniki symulacji numerycznych zostały zweryfikowane z wynikami eksperymentalnymi. Model numeryczny 3D, bazujący na metodzie elementów skończonych, zbudowano w programie ABAQUS. Uwzględnienie w modelu numerycznym anizotropii plastycznej materiału oraz anizotropii tarcia warunkuje otrzymanie wyników bardziej zbliżonych do wyników rzeczywistego procesu kształtowania.

7

Badania magnetyczne procesów tłoczenia blach

75%

Zimniak Z. , Hankiewicz S.

|

2006

|

tom T. 17, nr 2

25-31

PL

W materiałach ferromagnetycznych występuje zjawisko odwrotnej magnetostrykcji zwane inaczej efektem Villariego. Bazując na tym efekcie zaprezentowano metodę wyznaczania utraty stateczności materiału blachy. Zastosowano sensor pola magnetycznego do analizy momentu powstawania zlokalizowanej utraty stateczności dla procesów tłoczenia blach. Praca pokazuje szerokie eksperymentalne zastosowanie magnetorezystora jako sensora do określania różnych zjawisk, występujących w operacjach tłoczenia blachy.

EN

For ferromagnetic materials the inverse magnetostriction effect is comonly known as Villari effect. Based on this effect, the method of determination localized necking is presented. Sensor of magnetic field was used in the analysis of moment localized necking for deep drawing. This work demonstrated the wide experimental posibilities of the magnetoresistor sensor as a tool for investigation of different mechanical properties for stamping operations.

8

Finite element analysis of elliptic cup deep drawing of magnesium alloy sheet

75%

Yang T. S.

|

2008

|

tom Vol. 27, nr 2

139-142

EN

Purpose: In magnesium alloy sheet products have been attracting more and more attention in recent years because of their application potentials as coverings of portable electrical devices and automotive panels. Thus this paper focus on the deep drawing process of magnesium alloy sheet. Design/methodology/approach: The FEM soft ware DEFORM-3D is used to investigate the mateial flow character during the elliptic cup deep drawing of magnesium alloy sheet at elevated temperatures. Findings: Investigate the effective stress and forming load under various process parameter conditions, including the profile radius of die, the clearance between die cavity and punch, the blank holding force and working temperature during the elliptic cup deep drawing of magnesium AZ31 alloy sheet. Research limitations/implications: The initial blank's shape design and forming limit analysis of the elliptic cup deep drawing of magnesium AZ31 alloy sheet will be continued for future research. Originality/value: The original value of this paper is the finite element method is used to investigate the material flow character, forming load, stress and strain distribution during the the elliptic cup deep drawing of magnesium alloy sheet at elevated temperatures.

9

Zastosowanie symulacji metodą elementów skończonych do analizy procesów tłoczenia wsadów spawanych laserem

63%

Lisok J. , Mutwil K.

|

2008

|

tom R. 49/2, nr 4-5

216-221

PL

W artykule przedstawiono metodykę budowy modeli materiałowych złącza spawanego, które zastosowano do symulacji tłoczenia blachy metodą elementów skończonych. Przeprowadzono weryfikację numeryczną każdego modelu, w oparciu o wyniki doświadczeń fizycznych w warunkach laboratoryjnych oraz półprzemysłowych.

EN

Tailor welded blanks have forming properties considerably different from those of homogenous blanks, therefore special design rules have been worked out. The paper presents results of series of experiments carried out with tailor welded blanks ranging from tension tests to tests of industrial origin. Material testing of tailored blanks has led to a physical model of the joint, in which three material zones are represented: weld area, heat-affected zone and base material. The material properties of these zones can be established by micro-hardness measurements in the neighbourhood of the weld and base materials. Physical model of the joint has been used in the numerical model and numerical simulation has been carried out with Stampack numerical program. Different possibilities of finite element discretization have been considered. In order to increase computational efficiency, a simplified model has been used with the weld being represented by an equivalent beam element. In this model the action of the weld material in the direction of the weld line is taken into account only. The deformation of the weld in the transverse direction is neglected. Results of numerical simulation are presented in the paper and compared with experiments.

10

Application of an integrated CAD/CAM/CAE/IBC system in the stamping process of a bathtub 1200 S

63%

Hojny M.

|

2010

|

tom Vol. 55, iss. 3

713-723

EN

Nowadays, metal stamping industries have been characterized by a strong demand for reduced development costs and time. Therefore, computer aided product development has become one of the most important techniques in the stamping industry. In the paper, according to the concurrent engineering concept, an integrated CAD/CAM/CAE/IBC system for stamping die is implemented. This system includes, CAD/CAE software PRO/ENGINEER, stamping formability analysis software DYNAFORM, structural analysis software DSA (Die Structural Analysis), CAM software and product database. In order to allow three geographically dispersed teams to simultaneously work on the development of products, the Internet-Based Collaboration (IBC) system to shear design models and analysis results has been developed. The CAD/CAM/CAE/IBC system can greatly reduce the development time and cost, improve the product quality, and push product into the market in a relatively short time. This paper uses the development of a bathtub 1200 S as an example to show the possibility of the system, in which the different development stages can be performed simultaneously.

PL

W dzisiejszych czasach, przemysł tłoczniczy charakteryzuje się intensywnym poszukiwaniem sposobów na zwiększenie wydajności przy równoczesnym skróceniu czasu rozwoju produktu oraz kosztów. Dlatego też, komputerowe wspomaganie rozwoju produktu stało się jedna z najbardziej istotnych technik w przemysle tłoczniczym. W prezentowanej pracy, zgodnie z koncepcja inżynierii współbieżnej zaimplementowano zintegrowany system CAD/CAM/CAD/CAE/IBC wspomagajacy projektowanie narzędzi tłoczniczych. Wspomniany system składa sie, z oprogramowania CAD/CAEPRO/ENGINEER, oprogramowania do analiz procesów tłoczenia DYNAFORM, oprogramowania do analiz strukturalnych DSA (Die Structural Analysis), oprogramowania CAM i bazy danych. W celu umożliwienia trzem geograficznie rozproszonym zespołom równoczesna prace nad rozwojem produktu, opracowano internetowy system (IBC) umozliwiajacy współdzielenie modeli geometrycznych i wyników analiz. Zaimplementowany system CAD/CAM/CAE/IBC może znaczaco zredukować czas rozwoju i koszty, poprawić jakość produktu, i dzięki temu wprowadzic produkt na rynek w względnie krótkim czasie. W prezentowanym artykule rozwój wanny 1200 S posłużył jako przykład pokazujący możliwości systemu, w którym różne etapy rozwoju mogą być wykonane równolegle.

11

Effect of sheet thickness on deep drawing of metal foils

63%

Marumo Y. , Saiki H. , Ruan L.

|

2007

|

tom Vol. 20, nr 1-2

479-482

EN

Purpose: The objective of the present work is to study the influence of sheet thickness on blank holding force and limiting drawing ratio. Design/methodology/approach: Variation in blankholding force and limiting drawing ratio in deep drawing of metal foils were evaluated by calculation. Findings: The paper shows variation in the blankholding force required for the elimination of wrinkling and the limiting drawing ratio with sheet thickness. The blankholding force required for the elimination of wrinkling increased rapidly as the sheet thickness decreased. When the sheet thickness was very thin, the blankholding force was strongly influenced by the coefficient of friction. The limiting drawing ratio decreased as sheet thickness decreased and it decreased rapidly below 0.04 mm thickness. When the sheet thickness was very thin, the limiting drawing ratio was strongly influenced by the coefficient of friction. Research limitations/implications: The control of the loading path of blankholding force will be an effective way to prevent the formation of defects including fractures and wrinkles in deep drawing of metal foils. Practical implications: When deep drawing of metal foils is carried out, the control of loading path of blankholding force during deep drawing operation can be very effective for improving the limiting drawing ratio. Originality/value: The contribution of the conducted reseach is observed in a possible view of improvement of deep drawability of metal foils.

12

Badania jednooperacyjnego tłoczenia blachy bimetalowej Cu/Al

51%

Muzykiewicz W. , Rękas A.

|

2007

|

tom R. 52, nr 1

18-22

PL

Wyznaczono graniczne możliwości tłoczenia (ciągnienia i dwuosiowego rozciągania) blachy bimetalowej Cu/Al. Próby przeprowadzono w dwóch wariantach kontaktu bimetalu z narzędziami (w układzie matryca-aluminium i matryca-miedź). Wyznaczona wartość granicznego współczynnika wytłaczania blachy Cu/Al wynosi m(gr) ≈ 0,5. Wartość wskaźnika tłoczności Erichsena dla układu Cu-Al jest większa o 0,5 mm w porównaniu z układem Al-Cu i wynosi 9,4 mm. Dokonano analizy odkształceń wytłoczki bimetalowej, mierząc rozkład zmian grubości wzdłuż jej tworzącej i rozkład wskaźnika grubości gk/g0 na obwodzie wytłoczki. Ze względu na bardzo silną anizotropię płaską tłoczonej blachy, część górną wytłoczki charakteryzuje nierównomierny rozkład grubości, rozkład przy dnie jest bardziej jednorodny.

EN

Boundary conditions of deep drawing (drawing and two-axial stretching) of bimetallic Cu/Al sheet have been determined. Tests were made under two options of bimetal's contact with tools (die-aluminium and die-copper systems). The limiting drawing ratio determined for the Cu/Al sheet was m(gr) ≈ 0.5. The Erichsen's drawability index for the Cu-Al is by 0.5 mm higher compared to the Al-Cu system and reaches 9.4 mm. Deformation of bimetallic drawpiece was analysed by measurements of distribution of thickness changes along its generating line as well as distribution of thickness index gk/g0 on the perimeter of a drawpiece. Due to very high planar anisotropy of the sheet subjected to drawing, the top portion of a drawpiece was characterised by non-uniform distribution of thickness, whereas at the drawpiece bottom this distribution was more uniform.

13

Influence of plastic deformation on structure and mechanical properties of stainless steel type X5CrNi18-10

51%

Ozgowicz W. , Kalinowska-Ozgowicz K. , Kurc A.

|

2008

|

tom Vol. 32, nr 1

37-40

EN

Purpose: The paper analyzes the influence of the degree of cold deformation on the structure and mechanical properties of austenitic stainless steel X5CrNi18-10. Design/methodology/approach: The investigations included observations of the structure on a light microscope, researches of mechanical properties in a static tensile test and microhardness measurements. The analysis of the phase composition was carried out on the basis of X-ray researches. In the qualitative X-ray analysis the comparative method was applied. Findings: Plastic deformation in deep drawing process of container from investigated austenitic stainless steel induced in its structure martensitic transformation γ → α'. Research limitations/implications: The X-ray phase analysis in particular permitted to disclose and identify the main phases on the structure of the investigated steel after its deformation within the range 10%÷50%. Practical implications: The analysis of the obtained results permits to state that the degree of deformation has a significant influence on the structure and mechanical properties of the investigated steels. Besides, a good correlation was found between changes of the structure and the effects of investigations of the mechanical properties. Originality/value: The analytic dependence of the yield point of the investigated steel on the draft degree in deep pressing process has been confirmed. Revealing this relation is of essential practical importance for the technology of sheetmetal forming of austenitic steel.

14

Process monitoring and closed loop controlled process

51%

Neugebauer R. , Bräunlich H. , Scheffler S.

|

2009

|

tom Vol. 9, no 2

105-126

EN

There are a number of variables which can seriously affect the sheet metal forming process. By determining the process fluctuations, it will ultimately be possible to improve the production process. To do this, monitored or closed loop controlled processes potentially constitute an important tool for the reduction of defects, reduction of rework and a better quality of final products. The Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology (IWU) in Chemnitz investigated typical process variables such as flange movement as the basis for control systems. Different kinds of non-contact sensors were successfully tested. A multi-point cushion or tool integrated piezo-elements in conjunction with torsion-elastic tools were used as reacting systems. One application used process monitoring with one or more sensors to support quality control, or the same system with an add-on for early error recognition and automatic recommendation of corrective measures. Finally, fully controlled loop systems based on intelligent algorithms were developed.

PL

Istnieje pewna liczba czynników, które mogą poważnie wpłynąć na proces kształtowania blach. Poprzez określenie zmienności procesu staje się możliwe poprawienie procesu produkcji. W tym celu monitorowanie lub sterownie procesami poprzez sprzężenie zwrotne stanowi ważne narzędzie pozwalające na redukcję wad, zmniejszenie ilości poprawek i lepszą jakość końcowych produktów. Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology (IWU) w Chemnitz zbadał typowe zmienne procesu, takie jak np. przemieszczenie kołnierza jako podstawę dla systemów kontroli. Różne rodzaje bezkontaktowych sensorów zostały z powodzeniem przetestowane. Wielopunktowa poduszka lub zintegrowane piezoelementy w połączeniu z narzędziami skrętno-sprężystymi zostały użyte jako systemy reagujące. Kompletny system kontroli opartym na inteligentnych algorytmach został opracowany.