Cold Formability of Sheet Metals in Incremental Forming

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2004
Major/Subject
Materiaalien muokkaus ja lämpökäsittely
Mcode
Mak-65
Degree programme
Language
fi
Pages
62
Series
Abstract
The objective of this work was to study cold formability of aluminium and steel sheets in incremental forming. In the theoretical part cold formability and cold forming methods for sheet metals are introduced. Formability was studied by measuring limiting drawing ratio and defining stretch forming sides in forming limit diagrams both in rolling direction (eRD) and in transverse direction (eTD) with bulge tests. Deformation paths were also defined. Critical wall angle (amin was determined with incremental forming for each material and main strains were measured from cups formed with critical angles. The study showed that incremental forming enables forming of deeper cups than what is possible with one draw in deep drawing. It was found out that limiting drawing ratio is insignificant in incremental forming and there must be some other variable that describes forming limits better in incremental forming. The strains in rolling direction were about 5 % larger than the strains in transverse rolling direction. Deformation paths were defined and found to be straight for all measured materials. In incremental forming, minimum critical angles were achieved with softest material. Deepest cups, formed with critical angle, were formed of materials with best forming properties. With incremental forming much higher major strains were measured than with conventional forming methods. The study showed that forming mode was close to plane strain in incremental forming. It was found out that with incremental forming formability is highly increased and that the process has potential especially in low volume production of sheet metal components and also in production of prototypes.

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia alumiini- ja teräsohutlevyjen kylmämuovattavuutta numeerisessa painomuovauksessa. Työn teoriaosassa on tarkasteltu ohutlevyjen kylmämuovattavuutta ja ohutlevyjen kylmämuovausmenetelmiä. Muovattavuutta tutkittiin määrittämällä rajavetosuhde ja pullistuskokeilla rajamuovattavuuspiirrosten venytysmuovauspuolet valssaussuuntaan (eRD) ja sitä vastaan kohtisuoraan suuntaan (eTD). Myös deformaatiopolut määritettiin. Numeerisella painomuovauksella määritettiin jokaiselle koemateriaalille pienin mahdollinen seinämän jyrkkyyttä kuvaava rajakulma amin ja rajakulmilla muovatuista kupeista määritettiin suurimmat pinnansuuntaiset päävenymät. Huomattiin että syvävedolla ei pystytä yhdellä vedolla valmistamaan samanlaisia kuppeja kuin numeerisella painomuovauksella. Todettiin, että rajavetosuhteella ei ole numeerisessa painomuovauksessa merkitystä vaan on löydettävä paremmin numeeriselle painomuovaukselle muovauksen rajan ilmoittava suure. Pullistetuista kappaleista mitattiin noin 5 %:a suurempia venymiä valssaussuuntaan, kuin sitä vastaan kohtisuoraan suuntaan. Määritetyt deformaatiopolut olivat kaikille testatuille materiaaleille suorat. Numeerisessa painomuovauksessa pienimmät rajakulman arvot saatiin pehmeimmällä koemateriaalilla. Syvimmät rajakulmalla muovatut kupit saatiin muovattua parhaat muovausominaisuudet omaavilla koemateriaaleilla. Saman materiaalin paksummasta aihiosta saatiin muovattua syvempi kuppi. Todettiin, että numeerisella painomuovauksella saatiin merkittävästi suurempia arvoja pinnansuuntaiselle päävenymälle e1 perinteisiin menetelmiin verrattuna. Venymätyyppi oli muovauksessa lähellä tasomuodonmuutosta e2=0). Tässä työssä tehtyjen numeerisen painomuovauksen robottikokeiden perusteella huomattiin muovattavuuden parantuvan huomattavasti ja todettiin menetelmästä löytyvän potentiaalia erityisesti ohutlevytuotteiden piensarjatuotantoon sekä prototyyppien valmistukseen.
Description
Supervisor
Kivivuori, Seppo
Thesis advisor
Lamminen, Lotta
Keywords
incremental forming, numeerinen painomuovaus, cold formability, kylmämuovattavuus, sheet metal forming, levynmuovaus
Other note
Citation