av borstål Mats Oldenburg Per Salomonsson Avdelningen för hållfasthetslära Luleå tekniska universitet

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "av borstål Mats Oldenburg Per Salomonsson Avdelningen för hållfasthetslära Luleå tekniska universitet"

Kristin Lundqvist
för 5 år sedan
Visningar:

1 Studier av värmeöverföringring vid varmformning av borstål Per Salomonsson Avdelningen för hållfasthetslära Luleå tekniska universitet Mats Oldenburg Avdelningen för hållfasthetslära Luleå tekniska universitet

2 Innehåll Bakgrund Mål Experimentuppställning och resultat Numerisk analys och resultat Slutsatser och framtida arbete

3 Bakgrund Processmodelleringen av presshärdningsprocessen har utvecklats i två tidigare doktorandprojekt (Greger Bergman och Paul Åkerström)» Kopplad termo-mekanisk analys Utveckling av analysmetoder som implementerats i FEM-koden LS-Dyna Materialmodellering som inkluderar temperaturberoende mekaniska och termiska egenskaper, fastransformationer och transformationsplasticitet Utveckling av experimentella metoder och inversmodellering

4 Bakgrund (forts.) Formningssimulering och martensitinnehåll i färdig komponent

presshärdningen Påverkar:» Formbarhet» Slutliga mekaniska egenskaper» Restspänningar, formavvikelser, mm.

5 Modellering av värmeöverföring Trend mot mer avancerade härdade produkter Optimera produktegenskaper Skräddarsydda materialegenskaper fördelade i komponenten Värmeöverföringen är en nyckelprocess för presshärdningen Påverkar:» Formbarhet» Slutliga mekaniska egenskaper» Restspänningar, formavvikelser, mm. En bra beskrivning av värmeöverföringen mellan ämne och verktyg är väsentlig för en hög precision vid analys av processen

6 Mål Studier av värmeledningskoefficienten h [W/(m 2 K)] i kontakten mellan ämne och verktyg q = h( Ta, Tb, P, vrel ) ( Ta Tb ) Experimentellt» Utveckla ny experimentuppställning och procedur för utvärdering av värmeöverföringskoefficient vid mekanisk kontakt Numeriskt» Utvärdera värmeledningskoefficienten vid termomekanisk forming med olika processparametrar med hjälp av invers modellering

7 Experimentuppställning Mätning av temperaturhistorien i verktyg vid presshärdningsliknande förhållanden

Temperaturmätning Ytmonterade termogivare av typ G/G24-K» Bra kontroll på mätposition Mätpositioner (18 punkter)» 2,4,6 mm avstånd från kontaktytan på övre och undre

8 Temperaturmätning Ytmonterade termogivare av typ G/G24-K» Bra kontroll på mätposition Mätpositioner (18 punkter)» 2,4,6 mm avstånd från kontaktytan på övre och undre verktyg» 3 termogivare på varje nivå, 120 mellan givarna Minimering av spridningen i temperatur i olika delar av verktyget. Utvärdering av medelvärden i de olika nivåerna.

Verktygsmaterial, härdat SS2242 Verktygsytan

9 Processparametrar Undersökta kontakttryck 1, 10 and 20 MPa Ämnesmaterial 22MnB5 and Usibor 1500P Verktygsmaterial, härdat SS2242 Verktygsytan representerar en ny, ej sliten, ytstruktur Ugnsatmosvär med kväve, N 2

11 Resultat från experiment 200 Contact pressure 1,10 & 20 MPa - 2 mm MPa Bra repeterbarhet Tool temperature, C MPa 10 MPa Experimentet fångar skillnader i ämnesmaterial Experimentet fångar tryckberoendet ,5 1 1,5 2 2,5 3 Time, s Usibor 1500P 22MnB5

12 Numerisk analys av experimentuppställning Grundidé:» Reproducera temperaturerna i experimentet genom att optimera värmeöverföringskoefficienten som funtion av tiden Analysmodell» ~1D värmeledning enkel och snabb 1D FE-modell» Ämnet - termo-elasto-plastisk konstitutiv modell med fastransformationer» Verktyg Icke-linjär termisk analys» Termo-mekaniskt kopplad analys med LS-Dyna 971» Värmeöverföringskoefficienten antas följa en NURB-funktion i tiden

13 Resultat från inversmodellering Normaliserad värmeöverföringskoefficient som funktion av tiden 1 Normalized mean heat transfer coefficient 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 20 MPa 10 MPa 1 MPa Usibor 1500P 22MnB ,5 1 1,5 2 2,5 3 Time, s

14 Slutsatser: God repeterbarhet Fångar skillnader i kontakttryck och material Den beräknade funktionen för värmeöverföringskoefficenten bekräftar observationer i experimenten Olika tryckberoende för 22MnB5 respektive Usibor 1500P Värmeledningskoefficienten varierar i tiden och beror inte enbart av trycket

15 Framtida arbete Fler experiment med olika processparametrar Ny metod för utvärdering med invers modellering Modell för värmeledningskoefficienten som beror av tryck och temperaturer för aktuella material och ytstrukturer

16 Tack för uppmärksamheten! För mer information: Abisko 28 september 2003

Relevanta dokument

Forskning och utveckling inom presshärdning från innovation i Luleå till global teknologi

TECHTANK CONFERENCE 2017 Forskning och utveckling inom presshärdning från innovation i Luleå till global teknologi Luleå tekniska universitet Innehåll Hållfasthetslära, Luleå tekniska universitet Experimentella