Křivka mezní tvářitelnosti (FLC)

Křivka mezní tvářitelnosti (FLC) popisuje maximální tvářitelnost plechu vyrobeného například z hliníku nebo oceli. FLC se používá především v automobilovém průmyslu jako materiálový parametr pro aplikace tváření plechů. Slouží jako důležitý vstupní parametr pro numerické simulace tváření, např. pomocí programů AutoForm, PAM-STAMP nebo LS-DYNA.

Uznávanou metodou pro stanovení mezních křivek tváření je zkouška Nakajima. Během série zkoušek Nakajima se v hydraulickém lisu nebo stroji na zpracování plechu tváří několik vzorků plechu o různých šířkách, dokud nedojde k lomu. Zkušební stroj nebo lis je pro zkoušku podle normy ISO 12004 vybaven půlkulatým razníkem o průměru 100 mm.

Změna šířky vzorku je důležitá pro simulaci deformačních stavů materiálu z jednoosého na dvouosý. Typická série zkoušek Nakajima proto zahrnuje pět až sedm různých geometrií a tři nebo více opakování každé geometrie.

Norma ISO 12004 rovněž stanoví, že hodnoty povrchové deformace vzorků musí být zaznamenány s vysokým rozlišením, aby bylo možné spolehlivě určit lokální deformace přímo před lomem vzorku. Vyhodnocení zkoušek Nakajima a vytvoření přesných mezních křivek tváření je proto možné pouze s optickým měřicím systémem, jako je ARAMIS.

V automobilovém průmyslu má kvalita vstupního plechového materiálu významný vliv na kvalitu z něj vyrobených lisovaných dílů. Nesprávné parametry materiálu a kolísání tloušťky ve svitku plechu vedou také k nepředvídatelnému toku materiálu při hlubokém tažení. To zvyšuje riziko výroby prasklých dílů v lisovně. Aby se tomu předešlo, má smysl stanovit mezní křivku tvářitelnosti pomocí systému ARAMIS jako součást kontroly vstupního materiálu. Kvalitu vstupního materiálu lze rovněž kontrolovat pomocí systému optické deformační analýzy ARGUS v rámci křížové zkoušky: Při křížové zkoušce vzniká hlubokotažný díl, který vykazuje vysoký stupeň jednoosé a dvouosé deformace. Tímto způsobem je možné rozpoznat, zda materiál vydrží požadované úrovně tváření.

Počátečním krokem vývoje tvářených plechových dílů je obvykle numerická simulace tváření. Tato simulace předpovídá, zda proces tváření vytvoří správné díly z hlediska geometrie a toku materiálu. Tok materiálu je velice důležitý faktor. Příliš velký tok materiálu by vedl k roztržení dílů během hlubokého tažení. Numerické simulace tváření používají mnoho předpokladů, které nemusí být správné, například simulovanou geometrii nástroje, konstantní tloušťku materiálu a parametry. Pomocí nástroje ARGUS pro optickou deformační analýzu se provádí validace a optimalizace teoretických výpočtů měřením prototypových dílů a porovnáním výsledků simulace se skutečnými měřeními přímo v integrovaném softwaru. ARGUS podporuje tyto simulační softwarové aplikace: LS-DYNA, AutoForm, PAM-STAMP a další.

Meze deformace materiálu mohou být během lisování překročeny, aniž by to bylo okamžitě rozpoznatelné lidským okem. Pomocí systému deformační analýzy ARGUS lze zkontrolovat, zda se v materiálu nevyskytují kriticky oslabená místa, např. v důsledku extrémního snížení tloušťky materiálu. Hodnoty deformace i snížení tloušťky plechu jsou zobrazeny graficky a ověřeny ve vztahu k mezní křivce tvářitelnosti vybraného materiálu. Mezní diagram tváření odhalí oblasti, kde je třeba upravit parametry lisování, jako je mazání, síla přítlaku, polohování polotovaru, nebo oblasti formy, které je třeba přepracovat. Systém ARGUS pomáhá detekovat materiálové vady, které vznikají během tvářecího procesu. Systém zároveň podporuje optimalizaci zkoušení nástrojů.