Efectes de la fricció i la lubricació en els processos d'estampació de metalls
Durant el procés d'estampació de xapa, la xapa sempre està en contacte amb l'eina. Aquest contacte no és estàtic sinó dinàmic perquè la placa metàl·lica flueix per la superfície de l'eina, és a dir, hi ha moviment relatiu entre la placa i l'eina. Tot i que les superfícies de làmines i eines semblen llises sense visió ajudada, sota un microscopi revelen formes complexes.
Les superfícies de xapa i eina tenen distribucions de rugositat que consisteixen en una sèrie de cims i valls de diferents alçades, profunditats i espais, tal com es mostra a les figures 1 i 2. La distribució de la rugositat de la xapa variarà segons el tipus de material, grau i recobriment, mentre que la distribució de la rugositat de les eines variarà en funció del tipus de material i de com es mecanitzin.
A causa d'aquestes irregularitats a les superfícies de la làmina i de l'eina, hi ha resistència al moviment relatiu. En poques paraules, aquesta resistència al moviment relatiu s'anomena "fricció", per això s'apliquen lubricants a les plaques metàl·liques per reduir-ne la resistència i, per tant, reduir la fricció. La relació entre la força de fricció i la força de contacte de dos objectes en moviment està representada pel coeficient de fricció "μ", el valor del qual depèn del propi sistema tribològic i del procés de conformació, com ara la temperatura de la làmina, la velocitat d'estampació. , la pressió de contacte i la tensió de la làmina.
Entenem d'on ve la fricció i per què hem d'aplicar lubricant a la làmina abans d'estampar. Ara, ens centrarem en com la quantitat de lubricació afecta la qualitat del panell durant el procés de conformació. Podeu entendre millor l'efecte de la lubricació a través de les imatges següents.
Tots els panells que es mostren a la imatge següent es simulen a AutoForm mitjançant un model de fricció creat amb TriboForm. Tingueu en compte que quan no s'utilitza el model de fricció, les simulacions s'executen amb un coeficient de fricció constant "μ". Quan s'utilitza el model de fricció, l'usuari pot canviar la quantitat de lubricació mentre simula el panell; i depenent de la sensibilitat del panell a la fricció, la quantitat de lubricació tindrà diferents efectes sobre la qualitat del panell.
Com més gran sigui la quantitat de lubricació, menor serà la resistència al moviment, és a dir, el material es mou lliurement sobre la superfície de l'eina de manera incontrolada, creant arrugues. Per contra, quan la quantitat de lubricació aplicada a la làmina és molt baixa, la resistència al moviment és molt elevada. Aquesta alta resistència obliga la xapa metàl·lica a estirar-se més enllà de la quantitat requerida, produint un aprimament extens i, en alguns casos, una fissuració extensa, com es mostra a la figura 4.
Per tant, utilitzar la quantitat adequada de lubricació quan s'estira dels panells esdevé fonamental, així com trobar la quantitat òptima de lubricació necessària. La figura 5 mostra una làmina sense arrugues ni esquerdes quan el lubricant s'utilitza correctament.
Igual que qualsevol altre procés de fabricació, l'aplicació de lubricant a la làmina pot crear algunes inconsistències, com ara soroll. Això vol dir que si l'usuari decideix utilitzar 1 g/m2 de lubricant al panell, produint així panells sense defectes, quina és la probabilitat que el robot ruixi la quantitat exacta de lubricant al panell cada vegada? Per exemple, si la precisió de l'equip és del 85%, la desviació del lubricant serà de 0.85 - 1.15g/㎡, cosa que pot causar alguns problemes si el panell és molt sensible a la fricció. Per tant, és crucial trobar un rang segur per a la quantitat de lubricació i assegurar-se que l'equip ruixa lubricant dins del rang donat.
Trobar la "quantitat òptima" de lubricant al panell que no creï un gran nombre de defectes superficials i que al mateix temps no mostri alts valors de dilució depèn d'eines de simulació precises, com ara utilitzar el connector TriboForm amb AutoForm.
Quan es consideren els sistemes tribològics d'emmotllament AHSS, hi ha tres punts clau a tenir en compte, a saber: 1) L'impacte de la fricció i la tribologia en el retorn elàstic; 2) L'emmotllament AHSS produeix temperatures més altes, que afecta novament el comportament de la fricció; 3) Emmotllament AHSS L'ús de diferents materials d'eina té nous efectes sobre el comportament de la fricció en el conformat i la simulació. Els tres fenòmens anteriors s'han de tenir en compte en les simulacions de conformació, que només es poden aconseguir mitjançant l'ús de models de fricció avançats.
Per descomptat, AHSS té més retrocés a l'hora de formar, per exemple, peces d'automòbil. El retorn elàstic es pot veure greument afectat pel comportament de fricció establert a la simulació de conformació de xapa. Per això també hauríeu de millorar el comportament de la fricció en les simulacions d'estampació. Això al seu torn es tradueix en millors prediccions de rebot. La fricció determina la quantitat de restricció de la peça i, en funció d'això, es veu afectat el comportament del retorn elàstic. A més, és important tenir en compte que en formar AHSS, normalment s'observen pressions de contacte més elevades entre l'eina i la xapa, per això la fricció esdevé tan important, i la fricció provoca un augment de la temperatura del material, la qual cosa té un impacte negatiu en Per a l'acer baix en carboni, aquest ordre de magnitud no es produirà. Per tant, una descripció adequada dels canvis de temperatura i els seus efectes sobre el comportament de la fricció és fonamental per simular la formació d'AHSS.
A més, els materials de conformació AHSS requereixen l'ús d'acers per a eines que no s'utilitzen normalment en acers de resistència mitjana. En lloc de considerar les eines de ferro colat, ara hem de considerar els efectes tribològics d'una eina més dura feta d'un determinat contingut de carboni i crom. Aquest material de motlle també té un impacte en les propietats tribològiques. És per això que l'usuari ha de tenir-ho en compte juntament amb la selecció del lubricant durant la configuració de la simulació. Un bon model de fricció hauria de tenir en compte totes aquestes interrelacions a l'hora de generar el model de fricció.
Si teniu un model de fricció avançat a la vostra simulació de conformació, haureu d'introduir un sistema de tribologia realista a la vostra simulació de conformació de xapa. Aleshores obtindreu prediccions més precises d'esquerdes, arrugues, aprimament i retorn elàstic, tot lligat al model de fricció que utilitzeu.
