Graniczna krzywa tłoczenia (FLC)

Graniczna krzywa tłoczenia (FLC) opisuje maksymalną formowalność materiałów blaszanych, takich jak aluminium lub stal. FLC jest najczęściej stosowana w przemyśle motoryzacyjnym jako parametr materiałowy w zastosowaniach związanych z tłoczeniem blach. Służy on jako ważny parametr wstępny dla numerycznych symulacji tłoczenia przeprowadzanych na przykład za pomocą AutoForm, PAM-STAMP lub LS-DYNA.

Test Nakajima jest najpopularniejszą metodą określania granicznych krzywych tłoczenia. Podczas serii testów Nakajima wiele próbek blachy o różnych szerokościach jest tłoczonych w prasie hydraulicznej lub maszynie do tłoczenia blachy, aż do wystąpienia pęknięcia. Maszyna testowa lub prasa jest wyposażona w półkulisty stempel o średnicy 100 mm, jak opisano w normie ISO 12004.

Zmiana szerokości próbki jest ważna dla symulacji stanów deformacji materiału od jednoosiowego do dwuosiowego. Typowa seria testów Nakajima obejmuje od pięciu do siedmiu różnych geometrii i trzy lub więcej powtórzeń każdej geometrii.

Jak opisano w normie ISO 12004, próbkowanie wartości odkształceń powierzchniowych w wysokiej rozdzielczości jest ważne dla określenia lokalnych odkształceń bezpośrednio przed pęknięciem próbki. Jedynie optyczny system pomiarowy, taki jak system ARAMIS, jest odpowiedni do oceny testów Nakajima i tworzenia dokładnych granicznych krzywych tłoczenia.

W przemyśle motoryzacyjnym jakość dostarczanego materiału blaszanego ma znaczący wpływ na produkcję części tłoczonych. Niewłaściwe właściwości materiałowe i zmiany grubości zwojów blachy prowadzą do nieprzewidzianego przepływu materiału podczas głębokiego tłoczenia. Stwarza to ryzyko produkcji podzielonych części w tłoczniach. Aby temu zapobiec, graniczna krzywa tłoczenia jest zwykle określana z użyciem systemu ARAMIS podczas kontroli przychodzącego materiału. Innym pomocnym narzędziem do zagwarantowania jakości przychodzącego materiału jest na przykład sensor do optycznej analizy formowania ARGUS wraz z testem cross-die. Test matrycowy pozwala uzyskać głęboko tłoczoną część, która wykazuje wysoki poziom jednoosiowej i dwuosiowej deformacji i odpowiada na pytanie, czy materiał może wytrzymać wymagane poziomy tłoczenia.

Początkowym etapem opracowywania tłoczonych części blaszanych jest zwykle przeprowadzenie numerycznej symulacji tłoczenia. Symulacja ta przewiduje, czy proces formowania wytworzy prawidłowe części pod względem geometrii i przepływu materiału. Przepływ materiału jest bardzo ważnym czynnikiem. Zbyt duży przepływ materiału powoduje pękanie części podczas procesu głębokiego tłoczenia. Symulacje numeryczne tłoczenia wykorzystują wiele założeń, które mogą nie być poprawne, takie jak symulowana geometria narzędzia, stała grubość materiału i parametry. Dzięki optycznemu systemowi do analizy tłoczenia ARGUS walidacja i optymalizacja tych teoretycznych obliczeń odbywa się poprzez pomiar prototypowych części i porównanie wyników symulacji z rzeczywistymi pomiarami bezpośrednio w zintegrowanym oprogramowaniu. ARGUS obsługuje następujące pakiety oprogramowania symulacyjnego: LS-DYNA, AutoForm, PAM-STAMP itd.

Granice tłoczenia materiału mogą zostać przekroczone podczas procesu tłoczenia, co nie jest od razu widoczne dla ludzkiego oka. System do analizy formowania ARGUS sprawdza obszary materiału, które zostały krytycznie osłabione, na przykład z powodu ekstremalnego zmniejszenia grubości materiału. Wartości odkształcenia i redukcja grubości są wyświetlane w formie graficznej i zatwierdzane w odniesieniu do granicznej krzywej tłoczenia wybranego materiału. Wykres limitu formowania ujawnia obszary, w których parametry tłoczenia, takie jak smarowanie, siła docisku, pozycjonowanie półfabrykatu, wymagają dostosowania lub obszary matrycy, które wymagają przeróbki. System ARGUS pomaga wykrywać wady materiałowe powstające podczas procesu formowania. Jednocześnie system wspiera optymalizację próby narzędzi.