Im Produktionsprozess von Metallprodukten spielt die Umformtechnik eine entscheidende Rolle. Unter diesen ist die Blechbearbeitung eine gängige Methode der Metallumformung, die eine Vielzahl von Prozessen wie Metalltiefziehen und Metallstanzen umfasst. Beim Metalltiefziehen wird das Blech durch die Tiefziehmatrize gedehnt, um die gewünschte Form zu erhalten, während beim Metallstanzen das Blech mit der Prägematrize unter Druck gesetzt wird, um das Formen des Produkts zu erreichen.
Die Metallverbundplatte vereint die unterschiedlichen Eigenschaften der Gruppenelementmetalle und weist eine gute Gesamtleistung auf. Bei der Herstellung von Verbundplatten, insbesondere im Tiefziehverfahren, kann es aufgrund des Mangels an Theorie und Erfahrung zur Anleitung zu einigen Formfehlerproblemen kommen, wie z. B. dem Bruch einer einzelnen Schicht, dem Bruch der gesamten Schicht, Falten usw. Die Tiefziehformung von Verbundplatten wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. dem Hohlkehlenradius der konkaven Form, dem konvex-konkaven Formabstand und der Tiefe der Form.
Durchmesser, konvex-konkaves Matrizenspiel, Crimpkraft, Tiefziehgeschwindigkeit usw. Durch die Auswahl angemessener Prozessparameter kann eine bessere Umformqualität erzielt, die Lebensdauer der Form verbessert und die Wirtschaftlichkeit von Unternehmen verbessert werden.
Verbessern Sie die wirtschaftliche Effizienz des Unternehmens. Verbundplatten sind eine neue Art von Material, die Parameter des Tiefziehprozesses unterliegen
Der Einfluss der Tiefziehprozessparameter auf die Formergebnisse ist weniger untersucht. In diesem Artikel untersuchen wir hauptsächlich die wichtigsten technischen Probleme bei der numerischen Simulation des Tiefziehens einer dreischichtigen Verbundplatte aus Edelstahl/Aluminium/nichtinduktivem Stahl und nehmen einen Topf mit einem Durchmesser von 14 cm × 9 cm als Objekt, um die Auswirkungen des konkaven Matrizenradius, des konvex-konkaven Matrizenspiels, der Crimpkraft und der Tiefziehgeschwindigkeit auf die maximale Verdünnungsrate der Verbundplatte zu untersuchen.
Untersuchung des Einflusses von Matrizenradius, Matrizenspiel, Presskraft und Tiefziehgeschwindigkeit auf die maximale Ausdünnungsrate von Verbundplatten und Optimierung dieser vier Prozessparameter durch orthogonale Tests, die als Referenz für die tatsächliche Produktion der Fabrik dienen.1 Schlüsseltechnologie bei der numerischen Simulation des Tiefziehens von Verbundplatten
1.1 Schicht-zu-Schicht-Verbindungsverarbeitung der Verbundplatte
Das untersuchte dreischichtige Verbundplattenmaterial und die Dicke der drei Schichten sind: 430 Edelstahl (0,6 mm) + 1050 Aluminium (1,8 mm) + 304 Edelstahl (0,4 mm), die Gesamtdicke beträgt 2,8 mm. 430 Edelstahl hat eine magnetische Leitfähigkeit als äußere Schicht der Teile, die für die Induktionserwärmung verwendet werden kann; Edelstahl 430 weist als Innenschicht der Teile eine gute Korrosionsbeständigkeit auf; Kernschicht 1050 Aluminium hat eine gute Wärmeleitfähigkeit. Bei der numerischen Simulation der Verbundplatte ist die Verbindung zwischen den Schichten der Verbundplatte und den Schichten der Schlüssel zur numerischen Simulation. In Abaqus/CAE gibt es ein spezielles Verbundplattenmodellierungs- und Designmodul „Composites Layup“. Für jede Lage können Sie den Einsatzbereich der Lage, die Verwendung von Materialien, den Winkel, die Dicke usw. auswählen. Mit dem Nachbearbeitungsmodul können Sie jede Lage in Spannungs-, Verschiebungs- und Wolkendiagrammen in Dickenrichtung anzeigen, aber auch die Dickenrichtung der Verbundplatte mit variabler Änderungskurve [10] anzeigen, sodass die Verwendung der Layup-Lagenverbindung der Schlüssel zur numerischen Simulation ist. Daher wird für den Umgang mit Edelstahl/Aluminium/Edelstahl die Layup-Layup-Verbindungsmethode verwendet
Die Verbindung einer dreischichtigen Verbundplatte. Im Setup wird zunächst eine Schale-Einheitsschicht erstellt und dann das Layup-Modul verwendet, um die erforderliche Anzahl von Schichten festzulegen und jeder Schicht Materialeigenschaften zuzuweisen.
1.2 Vergleich der Modellierungsmethoden für Verbundplatten
Aus makroskopischer Sicht kann die Verbundplatte als Ganzes betrachtet werden, aus mikroskopischer Sicht kann sie als Überlagerung von Schichten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften betrachtet werden.
Aus makroskopischer Sicht kann die Verbundplatte als Ganzes betrachtet werden, aus mikroskopischer Sicht kann man sie als Überlagerung von Schichten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften betrachten.
Das eine ist das Gesamtmodell und das andere ist das Verbundplattenmodell. Das Gesamtmodell ist eine dreischichtige Verbundplatte, die dem gleichen Material entspricht, wie eine einschichtige Platte modelliert wird und die Parameter der gesamten mechanischen Eigenschaften angibt. Im Verbundplattenmodell wird eine einschichtige Schaleneinheit erstellt, und im Materialmodell wird dann eine einschichtige Schaleneinheit erstellt.
Im Block werden die Materialeigenschaftsparameter jeder Schichtstruktur der Reihe nach entsprechend der Reihenfolge der Schichten eingegeben. Die beiden oben genannten Methoden werden modelliert und numerisch simuliert. Die Simulationsergebnisse werden mit der Dicke als Bewertungsindex verglichen und die Genauigkeit der beiden Modelle wird anhand der experimentellen Ergebnisse beurteilt.
3 Optimierung der Tiefzieh- und Umformprozessparameter Untersuchungsgegenstand
Das heißt, die optimalen Prozessparameter des Topfes Φ14 cm×9 cm 3.1 Bestimmung des orthogonalen Versuchsschemas Die orthogonalen Experimente verwenden vier Prozessparameter als Optimierungsvariablen, nämlich Stanzgeschwindigkeit, Crimpkraft, Radius der konkaven und konkaven Matrizenradien und Spalt zwischen konvexen und konkaven Matrizen, und nehmen die maximale Reduktionsrate als Optimierungsziel. Numerische Simulation und Analyse werden unter Verwendung von vier Faktoren und vier Ebenen durchgeführt, und die Ebenen jedes Faktors werden entsprechend den Ergebnissen der Einzelfaktorsimulation und -analyse bestimmt: konkaver Matrizenradius r: 12, 15, 18, 21 mm; Konkav-/Konkavdüsenspiel Z: 3,2, 3,3, 3,4, 3,5 mm; Crimpkraft F: 50, 83, 116, 149 kN; und Tiefziehgeschwindigkeit v: 10, 20, 30, 40 mm/s. 3.2 Orthogonale experimentelle Ergebnisse und Analyse von vier Faktoren und vier Ebenen von 16 Gruppen orthogonaler experimenteller Ergebnisse der maximalen Ausdünnungsrate. 3.2.1 Varianzanalyse Aufgrund des Einflusses einer Vielzahl von Faktoren liegen die Daten der Studie in der Volatilität der Schwankungen vor, die Ursache der Schwankungen kann ein unkontrollierbarer Zufallsfaktor sein, oder die Untersuchung der Auferlegung der Ergebnisse der Bildung der Schwankungen kann möglicherweise nicht kontrolliert werden.
kontrollierte Faktoren, die in der Studie festgelegt wurden und einen Einfluss auf die Ergebnisse haben [11]. Um zu untersuchen, ob die bisherigen Ergebnisse durch zufällige Fehler oder durch Variationen der Umformparameter verursacht werden und welche Parameter einen signifikanten Einfluss auf die Umformergebnisse haben, werden die Ergebnisse der orthogonalen Tests nun einer Varianzanalyse (ANOVA) unterzogen. Die ANOVA-Tabelle für die maximale Ausdünnungsrate ist in Tabelle 4 dargestellt. Beim Vergleich des mittleren quadratischen MS und des mittleren Fehlerquadrats e in Tabelle 4 ist ersichtlich, dass der mittlere quadratische MS jedes Faktors größer ist als der mittlere Fehlerquadrat e, was darauf hinweist, dass die Unterschiede in den orthogonalen Testdaten hauptsächlich durch Änderungen der Faktoren verursacht werden; und Vergleichen des F-Werts mit dem kritischen Wert von F. Wenn der F-Wert größer als der kritische Wert ist, zeigt dies an, dass der Faktor einen signifikanten Einfluss auf die Formergebnisse hat, andernfalls hat er keinen signifikanten Einfluss auf die Formergebnisse. Der Einfluss des Hohlkehlenradius der konkaven Form und der Crimpkraft auf die maximale Ausdünnungsrate ist erheblich. Darüber hinaus lässt sich beim Vergleich der entsprechenden F-Werte jedes Prozessparameters erkennen, dass die Reihenfolge des Einflusses jedes Prozessparameters auf die maximale Ausdünnungsrate wie folgt ist: konkaver Matrizenradius > Crimpkraft > konvex-konkaver Matrizenspiel > Tiefziehgeschwindigkeit.