조형성

Formability

형상성은 주어진 금속 공작물이 손상되지 않고 플라스틱 변형을 겪을 수 있는 능력이다. 그러나 금속 재료의 소성 변형능력은 어느 정도 제한되어 있어 재료가 찢어지거나 파손(파단)될 수 있다.

재료의 형상성에 영향을 받는 공정에는 굴림, 압출, 단조, 굴림, 스탬프 및 수력 형성이 포함된다.

골절 변형률

재료의 형태성과 연성을 나타내는 일반적인 매개변수는 단축 인장 시험에 의해 결정되는 파단 변형률이다(파단 강도 참조). 이 시험으로 확인된 스트레인은 기준 길이에 대한 연장으로 정의된다. 예를 들어, EN 10002에 따라 평탄한 시료의 표준화된 일족 시험에 80 mm(3.1 in)의 길이가 사용된다. 변형은 균일한 신장까지 균일하다는 점에 유의해야 한다. 균열은 이후 균열이 발생할 때까지 국소화된다. 변형 분포가 기준 길이 내에서 불균형하므로 파단 스트레인은 공학적 스트레인이 아니다. 그럼에도 불구하고 파단 스트레인은 물질의 형성성을 나타내는 대략적인 지표다. 파단 스트레인의 대표적인 값은 초고강도 소재의 경우 7%, 경강도강의 경우 50% 이상이다.

시트 폼에 대한 성형 한계

한 가지 주요 고장 모드는 재료의 찢김으로 인해 발생한다. 이것은 시트 양식 어플리케이션의 전형적이다.[1][2][3] 목은 일정한 형성 단계에서 나타날 수 있다. 이것은 국부적인 플라스틱 변형을 나타낸다. 초기 안정적 변형 단계에서는 그 이후의 목 위치 안과 주변에서 다소 동질적인 변형이 일어나는 반면, 준안정적이고 불안정한 변형 단계에서는 거의 모든 변형이 목 구역에 집중된다. 이것은 찢김에 의해 나타나는 물질적 결함으로 이어진다. 성형 한계 곡선은 도장 공정의 어떤 단계에서 시트 재료가 겪을 수 있는 극단적이지만 여전히 가능한 변형을 나타낸다. 이러한 한계는 변형 모드와 표면 변형률에 따라 달라진다. 주요 표면 스트레인은 평면 스트레인 변형이 발생할 때 최소값을 가지며, 이는 해당 경미한 표면 스트레인이 0임을 의미한다. 형성 한계는 특정한 물질적 특성이다. 일반적인 평면 변형률 값은 고강도 등급의 경우 10%, 경도 재료 및 형상성이 매우 우수한 재료의 경우 50% 이상이다. 형상 한계도는 종종 그래픽 또는 수학적으로 형상성을 나타내기 위해 사용된다. 많은 저자들은 단일 실험 캠페인에서라도 큰 변형이 관찰될 수 있기 때문에 골절의 성격과 따라서 형성 한계도는 본질적으로 결정적이지 않다는 것을 인정한다.[4]

딥 드로잉성

시트포밍의 고전적인 형태는 딥 드로잉으로, 시트의 안쪽 부분을 누르는 펀치 툴로 시트를 그려내는 반면, 백홀더가 들고 있는 측면 소재는 중앙을 향해 그릴 수 있다. 뛰어난 깊은 당김성을 가진 재료가 비등변적으로 작용하는 것이 관찰되었다(비등변성 참조). 표면의 소성변형은 두께보다 훨씬 뚜렷하다. 랭크포드 계수(r)는 단축 인장 시험에서 폭 변형과 두께 변형 사이의 비율을 나타내는 특정 재료 특성이다. 깊은 당김성이 매우 우수한 재료는 r값이 2 이하인 재료다. 형상 한계 곡선(형성 한계 다이어그램)에 관한 형상성의 긍정적인 측면은 형상 한계가 매우 커지게 되는 도표 왼쪽 끝에 집중된 재료의 변형 경로에서 나타난다.

연성

찢어짐 없이 발생할 수 있는 또 다른 고장 모드는 소성 변형(유덕성) 후 연성 파단이다. 이는 굽힘 또는 전단 변형(평면 내부 또는 두께를 통한)의 결과로 발생할 수 있다. 고장 메커니즘은 현미경 수준의 보이드 핵화와 팽창에 기인할 수 있다. 마이크로 크랙과 후속 매크로 크랙은 공극 사이의 재료 변형이 한계를 초과했을 때 나타날 수 있다. 최근 몇 년간 광범위한 연구는 연성 골절의 이해와 모델링에 초점을 맞추고 있다. 접근방식은 다양한 변형률 또는 응력 3축성을 보여주는 다양한 소규모 시험을 사용하여 연성 형성 한계를 식별하는 것이었다.[5][6] 이러한 유형의 성형 한계에 대한 효과적인 측정은 롤 성형 용도의 최소 반지름(착한 재료의 경우 시트 두께의 절반, 낮은 조형성을 가진 재료의 경우 시트 두께의 3배)이다.

형상성 매개변수 사용

재료의 조형성에 대한 지식은 모든 산업 형성 과정의 배치와 설계에 매우 중요하다. 유한 요소 방법을 사용한 시뮬레이션과 형상 한계 곡선(형성 한계 다이어그램)과 같은 형상성 기준의 사용은 강화되며, 경우에 따라 특정 도구 설계 프로세스에 필수적이다(또한 다음을 참조한다). 판금 성형 시뮬레이션 및 판금 성형 분석).

IDDRG

국제 딥 드로잉 연구 그룹(IDDRG, 1957년)의 주요 목표 중 하나는 시트 재료의 조형성에 관한 지식과 경험의 조사, 교환, 보급이다.

참조

  1. ^ Pearce, R.: "Sheet Metal Forming", Adam Hilger, 1991. ISBN0-7503-0101-5.
  2. ^ Koistinen, D. P.; Wang, N.M. Eds.: 『판금성형식기 – 재료의 거동 및 변형분석』, 플레넘 프레스, 1978, ISBN 0-306-40068-5.
  3. ^ Marciniak, Z.; Duncan, J.: "판금 형성의 역학", Edward Arnold, 1992, ISBN 0-340-56405-9
  4. ^ Strano, M.; Colosimo, B.M. (30 April 2006). "Logistic regression analysis for experimental determination of forming limit diagrams". International Journal of Machine Tools and Manufacture. 46 (6): 673–682. doi:10.1016/j.ijmachtools.2005.07.005.
  5. ^ 후푸트라, H.; Gese, H.; Dell, H.; Werner, H.: "알루미늄 유출의 내충격성 시뮬레이션을 위한 종합적인 고장 모델", IJ Crash 2004 Vol 9, 5, 페이지 449–463.
  6. ^ Wierzbicki, T.; Bao, Y.; Lee, Y.W.; Bai, Y.: "7개 골절 모델의 교정 및 평가", Int. J. Mech. 2005년 과학, 제47권 719–743.