Processimulering av presshärdning - Värmeöverföring och friktion i glidande kontakter - PROCSIM3

Relevanta dokument
Kontrollerad oxidation - svartoxidering

Micro-structure and temperature dependent failure modelling for analysis of hot sheet metal forming (OPTUS hot)

Presshärdade lagerkomponenter (PRELAG) Hans Bodin Hållbar Produktionsteknik

Skyddande ytskikt för varmformade komponenter (Protective Metal Coating)

Development of Mechanical Joining Technology for Light Weight Car Body Concepts

Projekt Provtillverkning av Bakstam till City buss med 3D Litecomp teknologi

Pre-VITS (Förstudie - Virtuella verktyg för service, underhåll och återvinnings flöden)

Krock kompatibilitet mellan personbilar och lastbilar

Krocksäkerhet för nya drivlineteknologier. Stefan Thorn Delprogram: Fordons- och Trafiksäkerhet

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

Hållbar Utveckling av Punktsvetsad Struktur Del 2

Förstudie - Presshärdning med snabb uppvärmning. Jonas Holmberg Datum: Delprogram: Fordonsutveckling

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

Elektrisk Bergtäkt: Förstudie

Fältprov av skyddssystem (sensordelen) för cyklister och fotgängare vid personbilskollision

OPTUS 2 Modellering av brottkriterier baserade på mikrostruktur i borlegerade stålkomponenter

Balansera aktiv och passiv säkerhet

Holistiskt angreppssätt för ökad trafiksäkerhet

Stokastisk simulering inom hållfasthetslära. Tomas Dersjö Delprogram: Fordonsutveckling

Visual Quality Measures

Modellering av termo-mekaniska processer för förbättrad produktivitet och kvalitét Prediktering av verktygsslitage

IMTAB Förbättrade skräddarsydda ämnen

DICOUNT- Distraction and Inattention COUNTermeasures

I Sverige finns flera världsledande fordonstillverkare

En sammanfattning av presshärdningsteknologin

iqdrive vägen mot autonoma fordon

FFI - Fordonsstrategisk Forskning och Innovation

Bröstskadeprediktion vid krockprov med tunga fordon

Gjutsmidning för tillverkning av komponenter med skräddarsydd geometri och hållfasthet

Högeffektiv magnetisk pulsteknik för stansning av plåt

Framtida Kopplingsaktivering och styrning för HEV drivlinor - Krav och System Definition (en förstudie)

Strukturella polymera förstärkningar,

Robotbaserad in-line mätning InRob

Styrsystem med aktiv säkerhet i tunga fordon. Jolle IJkema Delprogram : Fordons- och trafiksäkerhet

Vidareutveckling av prov- och mätmetoder för tunga kommersiella fordons passiva säkerhet

Focus on Hygien Ren plåt ger ökad produktivitet vid plåtformning

Att svetsa i höghållfast stål lätt men inte simpelt. Eva-Lena Bergquist ESAB AB

Sintergods med hög statisk lastförmåga inverkan av anlöpning på deformationsstabilitet vid användning

Analys av robusta plåtformningsprocesser vid höga temperaturer - Hotform

SSAB Boron OPTIMERAT FÖR DIG OCH HÄRDNING

Distribuerad Reglering av Fordonståg II, Slutrapport

Estimering av fordonshastighet och väglutning i hybridfordon

Utveckling av kalibrerprocess för alkolås

Gestamp köper SSAB HardTech

Härdningsmekanismer OBS: Läs igenom handledningen för laborationen.

Produktutveckling 3 Handledare: Rolf Lövgren Utfört av: Adnan Silajdzic

Hur du kan dra nytta av statligt stöd till Forskning, Utveckling och Innovation?

Stereokamera i aktiva säkerhetssystem

fordon och transporter Strategiska milstolpar framtagna av myndigheter och fordonsindustrin inom samverkansprogrammet FFI

Defektreduktion vid svetsning av ho gha llfasta sta l

Kunskapsspridning och tillväxt inom plåtformning Forskning i kombination med SMF know-how

Delrapport 16 Materialrapport

Våta kopplingars livslängd. Jonas Jönsson, BorgWarner TorqueTransfer systems Delprogram Fordonsutveckling

VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Virtuell Verifiering från formning till sammansatt detalj

Rostfritt stål i lastbärande konstruktioner. Varför rostfritt? Tobias Larsson

Makes Industry Grow. Rostfritt Material. Korrosion

Peter Bryntesson 2 Juni, 2015 Luleå

INOM SATSNINGEN FORDONSSTRATEGISK FORSKNING OCH INNOVATION (FFI)

Slutrapport. epto (elektriskt driven Power Take Off) Fredrik Cederstav Delprogram: FFI (Fordonsstrategisk Forskning & Innovation)

Värmebehandling 2013 Anders Ullgren

FFI Energi och Miljö Konceptstudie-utlysning

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Prel förslag program Konferens dag 1

Verifieringsmetoder för aktiva säkerhetsfunktioner


Lättvikt och produktion inom fordonstillverkning

Regeringsuppdrag: förslag till FoU-program Produktionsteknik. Ulf Holmgren VINNOVA

Innovativ och resurssnål Transmissionskomponenttillverkning

Material - Repetition. VT1 1,5 p Janne Färm

Halvtidsuppdatering cykelsäkerhetsforskning

Extended Collision Mitigation

Förstudie om betalsystem för elvägar. Martin G. H. Gustavsson Delprogram: Effektiva och uppkopplade transportsystem

Process struktur egenskaper laboration 2, TMKM 11

Allmänna anvisningar: <Hjälptext: Frivilligt fält. Skriv här ytterligare information som studenterna behöver>

Data Driven Modeling for Uptime

TENTAMEN Material. Moment: Tentamen (TEN1), 3,5 högskolepoäng, betyg 3, 4 eller 5. Skriv din kod, kurskoden och kursnamn på varje inlämnat blad!

Bygga fartyg i moderna rostfria stål, ett nytt koncept

Tillförlitlig användning av kolfiber i vägmiljö Vinnova diarie nr.: Dan Jönsson FFI Fordonsutveckling

NFFP utlysning 1 Utlysningen har stängt.

Advanced Forming Presshärdning

Lokal värmebehandling Rekristallisation- och mjukglödgning med hjälp av laser

IRIS Integrerat Dynamiskt Prognostiserande Underhållsstöd

FFI FORDONSSTRATEGISK FORSKNING OCH INNOVATION VINNOVA.SE/FFI. FFI Resultatpresentation

NGDS - Next Generation Distance Sensors

Svensk författningssamling

Energieffektiv bakning

Leif Ohlsson Elmia Subcontractor

PVD-beläggningars motverkan på slitage och påkladdningar vid presshärdning. TECHTANK Conference November 1 December i Olofström

Innovationer för säkerhet och miljö

Sammanfattning. Figur 1 Planerad tillverkning av komponenter inklusive tillverkning av elektriska artiklar.

Programavtal avseende samfinansierad fordonsstrategisk forskning, utveckling och innovation (FFI)

Infrastruktur för effektiv och hållbar logistik

1 Instruktioner för slutrapport i MERA-programmet

DEPEND Development of Evaluation and research Platform for ENvironmental Driver support

Gjutjärn som konstruktionsmaterial

Förkortad restid. Ökad säkerhet Förbättrad miljö. Ökad framkomlighet SVERIGE BEHÖVER BÄTTRE TRAFIKSIGNALER SWARCO NORDIC

LÖSNINGAR FÖR PRECISIONSKOMPONENTER AV BLANKGLÖDGAT STÅL

DuplexWeld Prediktering av mikrostruktur och egenskaper i svetsar av duplexa rostfria stål

Transkript:

Processimulering av presshärdning - Värmeöverföring och friktion i glidande kontakter - PROCSIM3 Greger Bergman och Mats Oldenburg 2013-01-31 Hållbar produktionsteknik

Innehåll 1. Sammanfattning... 3 2. Bakgrund... 3 3. Syfte... 5 4. Genomförande... 5 5. Resultat... 5 5.1 Bidrag till FFI-mål... 5 6. Spridning och publicering... 6 6.1 Kunskaps- och resultatspridning... 6 6.2 Publikationer... 6 7. Slutsatser och fortsatt forskning... 6 8. Deltagande parter och kontaktpersoner... 7 Kort om FFI FFI är ett samarbete mellan staten och fordonsindustrin om att gemensamt finansiera forsknings-, innovations- och utvecklingsaktiviteter med fokus på områdena Klimat & Miljö samt Säkerhet. Satsningen innebär verksamhet för ca 1 miljard kr per år varav de offentliga medlen utgör hälften. För närvarande finns fem delprogram Energi & miljö, Fordons- och trafiksäkerhet, Fordonsutveckling, Hållbar produktionsteknik och Transporteffektivitet. Läs mer på www.vinnova.se/ffi

1. Sammanfattning Krav på lättare lastbärande strukturer inom fordonsindustrin medför behov av nya högpresterande material och nya innovativa formningsprocesser. Tillgång till metoder för material- och processmodellering är en grundläggande förutsättning för att utveckla nya industriella processer på kort tid. Utveckling av termomekaniskt kontrollerade formningsprocesser tillhör framgångskriterierna för införande av nya högpresterande material. Till nyckelteknologierna hör presshärdning av borlegerade stål. Målet för forskningsprojektet är att ta fram nödvändig kunskap om de processrelationer som har största betydelsen för resultatet av samtidig formning och härdning. Dessa relationer ska formuleras på ett sådant sätt att man vid projektets slut kan implementera modeller för dessa i programvara för simulering av komplett tillverkningsprocess. Två parametrar har identifierats som nyckelfaktorer för noggrannheten av resultaten vid varmformningsanalyser: värmeövergångstalet mellan den varma plåten och det kylda verktyget samt förändringen av mikrostrukturen under kylförloppet. Målsättningen att utveckla ett experiment för att studera värmeöverföring vid glidande kontakter och skapa en värmeöverföringsmodell som tar hänsyn till glidhastighet, tryck, ytfinhet på verktyg och plåttemperatur har inte uppnåtts. Däremot har motsvarande statiska experiment genomförts och en tryck- och temperaturberoende regressionsmodell har implementerats. En förbättrad mikrostrukturmodell för uppdelningen (fasomvandlingen) av austenit till ferrit, perlit, bainit respektive martensit som tar hänsyn till kolanrikning i respektive fas har implementerats. 2. Bakgrund Presshärdning som process uppfanns på 70-talet av dåvarande Norrbottens Järnverk samt Luleå Tekniska Högskola. Tekniken kan sammanfattas i nedanstående steg för kall- och varmvalsat obelagt material, se även Figur 1. En mycket viktig processteg är steg 4 i Figur 1, Formning och härdning i kylda verktyg. För att utveckla detta processteg ytterligare krävs utveckling av avancerade datorbaserade beräkningsverktyg. Detta projekt har adresserat denna uppgift. 1. Stansning av plåtämnen 2. Värmning av ämnen till austenitisering i gas- eller eluppvärmd ugn 3. Hantering av ämnen mellan ugn och press 4. Formning och härdning i kylda verktyg

5. Intern transport till ytrengöring 6. Ytrengöring genom blästring alternativt betning 7. Emballering/paketering av komponenter till kund 1 2 3 4 5 6 7 Figur 1. Schematisk illustration av presshärdningsprocessen. I presshärdningsprocessen används ett så kallat låglegerat stål (tunnplåt i tjocklekarna 1-3 mm) vilket på grund av detta har ett relativt lågt pris. Det stål som används benämns 22MnB5 alternativt Boron02 vilket har en kolhalt mellan 0.2 och 0.25 vikt% tillsammans med relativt låga mängder andra legeringselement gör det svetsbart. Genom de legeringstillsatser som används har stålet i fråga god härdbarhet samt en bra kombination av mekaniska egenskaper såsom hög initiell sträck- respektive brottspänning samt god duktilitet. Den goda härdbarheten kommer genom tillsats av legeringselementen mangan, krom, kisel och bor. Största delen av produktionen av presshärdade komponenter används inom bilindustrin runt om i världen. Användningen av ultra höghållfasta stål, dit det presshärdade materialet tillhör, används med fördel som säkerhetskomponenter i karosser pga. dess goda mekaniska egenskaper, vilket medger stora viktbesparingar med bibehållen eller ökad passiv säkerhet. Då främst som element i karossens säkerhetsbur såsom a-, b-, c-stolpar, sidokrockskydd och takbågar men även som stötfångarprofiler både fram och bak. Några av dessa komponenter illustreras i Figur 2. Reduktionen av karossvikten ger omedelbart reduktion av energiåtgången för att framföra fordonet, vilket naturligtvis ger en reduktion av CO 2 emissioner. Användningen av de ultra höghållfasta stålen väntas få en kraftig ökad användning i framtida fordonskarosser, inte bara i personbilar utan även i tyngre fordon såsom lastbilar och bussar. I fallet med lastbilar finns stora ekonomiska och miljömässiga vinster att göra med att reducera fordonens egenvikt och därmed möjlighet till ökad nyttolast.

Figur 2. Illustration av några ultra höghållfasta säkerhetskomponenter, här markerade i gult. 3. Syfte Syftet med projektet har varit att utveckla material- och processmodellering för att med hög precision kunna prediktera slutlig form, materialstruktur och materialegenskaper vid utveckling av nya processer och komponenter. 4. Genomförande Projektet har genomförts som ett doktorandprojekt vid Avdelningen material- och solidmekanik vid Luleå tekniska universitet (LTU) och i nära samarbete med Gestamp HardTech AB. 5. Resultat 5.1 Bidrag till FFI-mål Projektet har stärkt kunskapen inom området för virtuell tillverkningsberedning vilket skapat förutsättning för att utföra mer noggranna formningsanalyser. Detta i sin tur bidrar väsentligt till att reducera alla förluster vid tillverkningsberedning och markant reducera tillverkningsprocessernas miljöpåverkan.

6. Spridning och publicering 6.1 Kunskaps- och resultatspridning Den implementerade mikrostrukturmodellen för varmformningsanalyser används nu dagligen av formningsanalytiker på Gestamp s R&D- och Tech centers i Europa. 6.2 Publikationer Inga publikationer har gjorts. 7. Slutsatser och fortsatt forskning Två parametrar har identifierats som nyckelfaktorer för noggrannheten av resultaten vid varmformningsanalyser: värmeövergångstalet mellan den varma plåten och det kylda verktyget samt förändringen av mikrostrukturen under kylförloppet. Den implementerade mikrostrukturmodellen ger förbättrade noggrannhet, främst vid simulering av produkter med skräddarsydda egenskaper. Fortsatt forskning kommer att omfatta anpassning av en fysikalisk värmeöverföringsmodell till experimenten.

8. Deltagande parter och kontaktpersoner Kontaktperson Greger Bergman GBergman@se.gestamp.com Luleå tekniska universitet Kontaktperson Mats Oldenburg mats.oldenburg@ltu.se Adress: FFI/VINNOVA, 101 58 STOCKHOLM Besöksadress: VINNOVA, Mäster Samuelsgatan 56, 101 58 STOCKHOLM Telefon: 08-473 30 00 ivss@vv.se