Alakítási határgörbe (FLC)

Az alakítási határgörbe (FLC) a fémlemezek (például alumínium vagy acél) maximális alakíthatóságát írja le. Az FLC-t leginkább az autóiparban használják a lemezalakítási alkalmazások egyik anyagjellemzőjeként. Fontos bemeneti paraméterként szolgál a numerikus alakítási szimulációkhoz, amelyeket például az AutoForm, a PAM-STAMP vagy az LS-DYNA segítségével végeznek.

A Nakajima-vizsgálat a legelterjedtebb módszer az alakítási határgörbék meghatározására. A Nakajima-vizsgálatsorozat során több, különböző szélességű lemezmintát alakítanak hidraulikus présben vagy lemezalakító gépen, amíg törés nem következik be. A vizsgálógép vagy prés az ISO 12004 szabványban leírtak szerint 100 mm átmérőjű félgömb alakú nyomófejjel van felszerelve.

A próbatest szélességének változtatása fontos az anyag egytengelyes és kéttengelyes alakváltozási állapotainak szimulálásához. Egy tipikus Nakajima-vizsgálatsorozat öt-hét különböző formát, és az egyes formák három vagy több ismétlését tartalmazza.

Az ISO 12004 szabványban leírtak szerint a felületi feszültségi értékek nagy felbontású mintavétele fontos a helyi feszültségek meghatározásához, közvetlenül a próbatest törése előtt. Csak optikai mérőrendszer – például az ARAMIS – alkalmas Nakajima-vizsgálatok kiértékelésére és pontos alakítási határgörbék létrehozására.

Az autóiparban a beérkező lemezanyag minősége jelentősen befolyásolja a préselt alkatrészek gyártását. A lemeztekercsek helytelen anyagparaméterei és vastagsági eltérései előre nem látható anyagáramláshoz vezetnek a mélyhúzás során. Ez azzal a kockázattal jár, hogy a présműhelyekben szétrepedt alkatrészek keletkeznek. Ennek megelőzése érdekében az alakítási határgörbét általában az ARAMIS rendszerrel határozzák meg, a beérkező anyag ellenőrzése során. Egy másik hasznos eszköz a beérkező anyag minőségének garantálásához például az ARGUS optikai alakításelemző eszköz, keresztbélyeges vizsgálattal (cross-die test). A keresztbélyeges vizsgálat olyan mélyhúzott alkatrészt eredményez, amely jelentős egy- és kéttengelyű deformációt mutat, és választ ad arra a kérdésre, hogy az anyag kibírja-e az előírt alakítási szinteket.

Az alakított lemezalkatrészek fejlesztésének első lépése általában a numerikus alakítási szimuláció elvégzése. Ez a szimuláció megjósolja, hogy az alakítási folyamat a forma és az anyagáramlás szempontjából megfelelő alkatrészeket fog-e eredményezni. Az anyagáramlás egy rendkívül fontos tényező. A túl nagy anyagáramlás mélyhúzás során alkatrésztörést okoz. A numerikus alakítási szimulációk számos olyan feltételezést használnak, amelyek nem feltétlenül helytállóak, mint például a szimulált szerszámgeometria, az állandó anyagvastagság és paraméterek. Az ARGUS optikai alakításelemző eszközzel ezen elméleti számítások hitelesítése és optimalizálása a prototípus alkatrészek mérésével és a szimulációs eredményeknek a valós mérésekkel való összehasonlításával történik, közvetlenül az integrált szoftverben. Az ARGUS a következő szimulációs szoftvercsomagokat támogatja: LS-DYNA, AutoForm, PAM-STAMP stb.

A préselési folyamat során az anyag alakítási határait túlléphetik anélkül, hogy ez emberi szemmel azonnal látható lenne. Az ARGUS alakításelemző rendszer ellenőrzi az anyag azon területeit, amelyek kritikusan meggyengültek, például az anyagvastagság extrém mértékű csökkenése miatt. A feszültségi értékek és a vastagságcsökkenés grafikusan jelennek meg, és a kiválasztott anyag alakítási határgörbéjéhez viszonyítva kerülnek validálásra. Az alakítási határdiagram felfedi azokat a területeket, ahol a préselési paramétereket, például a kenést, a leszorító erőt, a nyersanyag pozicionálását vagy a présszerszám területeit korrigálni szükséges. Az ARGUS rendszer segít az alakítási folyamat során keletkező anyaghibák felismerésében. Ugyanakkor a rendszer támogatja a szerszámpróba optimalizálását.