AHSS-teräksen muovaussimulaatioiden ja todellisten testitilanteiden korreloimiseen voi liittyä monia haasteita. Tässä lyhyessä yhteenvedossa kerrotaan 10 keskeistä seikkaa, jotka sinun on otettava huomioon AHSS-/UHSS-/Gigapascal-autokomponenttien simuloinnissa. Lisäksi kerrotaan, mitä hyötyä on läheisestä yhteistyöstä AHSS-valmistajan ja yksityiskohtaisista muovaustiedoista.
Aloitetaan ensimmäistä ongelmasta, joka koskee AHSS-teräksen muovaussimulaatioista: leikattujen reunojen venyttämisestä. Sinun on oltava tietoinen tilanteista, joissa leikatussa reunassa on yksiaksiaalinen jännitys.
Muovausrajakaaviota ei voida käyttää ohjeena reunojen venyttämisessä yksinkertaisesti siksi, että kun testaamme materiaalia laboratoriossa ja muodostamme muovausrajakäyrän, AHSS-terästä ei testata leikatussa reunassa, vaan keskellä teräslevyä.
Reunan sitkeyden ja venymäarvojen välillä ei myöskään ole korrelaatiota. Siten AHSS-banaanikäyräkaaviota ei voida käyttää reunan kestävyyden arvioimiseen.
AHSS-reunan sitkeyteen vaikuttaa voimakkaasti leikkaustyökalun suunnittelu. SSAB:n Knowledge Service Centerissä testataan autoteollisuuden Docol®-AHSS-teräksiä, jotta kuhunkin teräslaatuun löytyy ihanteellinen leikkausvälys.
AHSS-simulaatioita monimutkaistaa se, että reunojen muovattavuus muuttuu sarjatuotannossa leikkaustyökalun kulumisen vuoksi. Joissakin simulaatio-ohjelmistoissa on alettu ottaa huomioon reunojen venyttäminen. Oletusarvot ovat suurimpia laserleikatuissa reunoissa, niiden jälkeen uusilla työkaluilla lävistetyissä reunoissa ja sitten kuluneilla työkaluilla lävistetyissä reunoissa.
AHSS-simulaatioissa keskityttiin siis seuraaviin seikkoihin:
AHSS-terästen erilaista käyttäytymistä voidaan tarkastella monella eri tavalla ja eri suunnissa: levyn pinnan suunnassa, paksuuden suunnassa sekä lujuuden ja leikatun reunan suunnassa.
SSAB on laatinut kaksinkertaisen taivutuskokeen, jonka avulla varmistetaan AHSS-teräksen enimmäistaivutuskulma ennen säröilyä.
Vertaamme kaksinkertaisen taivutuskokeen tuloksia reiänlaajennuskokeeseen. Lisäksi testien välillä voi olla suuria eroja hyväksyttävillä venymätasoilla. Esimerkiksi 1 mm:n 980 DP -teräksellä voi olla 46 prosentin enimmäisvenymä reiänlaajennuskokeessa, mutta vain 11 prosenttia kaksinkertaisessa taivutuskokeessa.
ISO 16630 -reiänlaajennuskoe reunojen muovattavuudelle suoritetaan AHSS-näytteelle ilman esijännitystä. Todellisuudessa on tavallista, että AHSS-levyt on esijännitetty ennen leikkaamista ja lopullista leikattujen reunojen venytystä. Tilanteeseen on vaikea suunnitella yleistä testiä, sillä suuren näytteen (100 x 100 mm) esivenyttäminen reiänlaajennussuhteeseen on haastavaa. Miten AHSS-teräksen käyttäytymistä voidaan ennustaa tässä tilanteessa?
Pelkän reiänlaajennustestin tulosten sijaan voit simuloida osan ja tarkkailla suuria jännityksiä esijännitetyillä alueilla. Jos niitä ilmenee, sinulla on muutamia vaihtoehtoja. Voit vaihtaa materiaalin AHSS-teräkseen, jonka reunojen muovattavuus on parempi saadaksesi lisäturvamarginaalia. Voit myös säätää osan suunnittelua niin, että esijännitys pysyy vähäisempänä. Voit myös yrittää siirtää esijännitystä toiselle alueelle, jolloin lopullinen osaan kohdistuva jännitys on vähäisempi.
Jos taivuttelet metallia edestakaisin, se murtuu lopulta. Tällöin materiaaliin on kertynyt vaurioita. Tätä käyttäytymistä ei voida havaita muovausrajakaaviosta ja se on haastava mallintaa.
Meillä oli esimerkiksi asiakas, jonka simulaatioissa ei havaittu ongelmia AHSS-muovauksessa – niissä ei näkynyt jännityksiä, jotka olisivat ylittäneet raja-arvot. Tuotannon aikana tapahtui kuitenkin murtumia! Sen vuoksi toteutimme inkrementaalisen muovaussimulaation, jonka tuloksena syntyi erityinen arvo, kumuloitunut venymä (ks. kuva).
Joskus meille väitetään, että kaikki tuotannon epävakaus johtuu materiaalin vaihteluista. AHSS-materiaalien tasalaatuisuudella on toki väliä, mutta se ei ole koko totuus.
Itse asiassa teemme toistettavuusanalyysejä, joissa verrataan Docol®-teräksiämme tavallisiin VDA-teräksiin. Eräässä tapauksessa tarkasteltiin yksinkertaista laippaa, joka on valmistettu monifaasiteräksestä (CP) 980, jonka toleranssi on ±1° VDA 239:n mukaisesti. Koko analyysiprosessi on nähtävissä webinaarissamme: Autoteollisuuden AHSS-simulaatiot: 10 tärkeintä huomioon otettavaa seikkaa.
Analyysi osoitti, että kyseinen osa, kun se oli valmistettu Docol® 980 CP -teräksestä, oli 628 kertaa epätodennäköisemmin toleranssin ulkopuolella kuin yleisestä VDA 980 CP:stä valmistettu osa. Tämä johtui Docol®-materiaalin korkeammista mekaanisista toleransseista.
Materiaalin tasalaatuisuus on aina toivottavaa, erityisesti AHSS-/UHSS-/Gigapascal-terässovelluksissa, joissa tarvitaan tiukkoja mekaanisia toleransseja. On kuitenkin riskialtista suunnitella AHSS-osia, jotka ovat riippuvaisia korkeasta mekaanisesta toleranssista. Tuotannon aikana kuvaan astuu monia muitakin tekijöitä: prosessivariaatioita, työkalujen kulumista, voitelua jne.
Haluamme painottaa, että yksi toistettavan AHSS-prosessin tärkeimmistä parametreista on osien tarkka suunnittelu, korkean lujuuden geometrioiden hyödyntäminen, pienet säteet, vahvistusten strateginen käyttö jne.
Korkealujuusteräsosat, joissa on puristetut reunalaipat eikä lainkaan mahdollisuutta käyttää levynpidätintä, on simuloitava rypyttymisen havaitsemiseksi. Kuvassa on 4 mm:n paksuisesta AHSS-teräksestä valmistettu osa. Simuloimme osaa kolmella eri tavalla todellisiin prototyyppeihin vertaamiseksi:
AHSS-prässäyssimulaatioissa yleisin lähestymistapa on käyttää kuorielementtiä ilman kontaktia itseen. Rypyttymistaipumuksen määrittelyssä tämä on hyvin konservatiivinen elementtityyppi. Ainakin voidaan sanoa, että jos rypyttymistä ei tapahdu, kun käytössä on kuorielementti ilman kontaktia itseen, sitä ei tule tapahtumaan todellisuudessakaan. Kuten esimerkistä käy ilmi, tämä lähestymistapa voi kuitenkin asettaa AHSS-osalle rajoituksia, mitä ei ole todellisuudessa.
Kun käytetään AHSS-/UHSS-/Gigapascal-teräksiä, levyn reaktiovoima kasvaa, kun käytetään levynpidätintä. Jos AHSS-teräksen reaktiovoima on suurempi kuin levynpidättimen voima, työkalu avautuu. Tämä johtaa hallitsemattomaan prosessiin: voi syntyä ryppyjä ja säröjä, ja AHSS-simulaatioiden ja todellisuuden välillä voi olla erittäin huono korrelaatio. Varmista
siis tarkkaan, että levynpidättimen ja puristimien voimat ovat riittävät. Joissakin simulaatio-ohjelmistoissa on ominaisuuksia, joilla voidaan havaita AHSS-nauhalevyn reaktiovoima työkalun avauksen aikana. Toisissa ohjelmistoissa levynpidättimeen lisätään voimaa, jotta työkalut pysyvät kiinni. On kuitenkin erittäin tärkeää tarkistaa, tapahtuuko tämä simulointiohjelmistossa vai ei.
Fill in the form to request access to Docol® forming data.