Het bepalen van spanningen en rekken, op het moment van duktiel falen, bij ponsproeven

(1)

Het bepalen van spanningen en rekken, op het moment van

duktiel falen, bij ponsproeven

Citation for published version (APA):

Martijn, S. C. (1988). Het bepalen van spanningen en rekken, op het moment van duktiel falen, bij ponsproeven. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPA0570). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1988

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

(2)

1,,)

WPHClfChl4 Het bepalen van spanningen en rekken. op het moment van duktiel falen. bij ponsproeven .

(onderzoek opdracht) S.C.Martijn

apri 1 1988

(3)

o

INHOUDSOPGAVE 1 SYMBOLENLIJST 2 INLEIDING

3 PREPAREREN VAN DE PONSBLANKS 4 RASTERPOSITIE

5 UITVOERING VAN DE EXPERlMENTEN

5.1 Opstelling 5.2 Methode 5.3 Kracht-wegkromme 5.4 Arbeid-wegkromme 6 RASTERMETINGEN 7 BEREKENINGEN

7.1 Berekeningen van de materiaalkonstantes 7.2 Berekeningen van de experimentele rekken 7.3 Rekken van de metingen en de simulatie 7.4 Nauwkeurigheid van de metingen

8 FALEN 8.1 Scheurpositie 8.2 Scheuruiterlijk 8.3 Faalpunt 9 KONKLUSIE EN DISKUSSIE 10 BIJLAGES 11 LITERATUURLIJST 1 2 3 4 5 7 8 11 13 14 16 en spanningen 17 18 20 21 22 24 25 26 29

(4)

1 SYMBOLENLIJST

b [mm] lengte

bl1.b12 [-1 begin- resp. eindpunt van lijnstuk bl

b21.b22 [-] begin- resp. eindpunt van lijnstuk b2

C (N/mm2] karakteristieke spanning h [mm] lengte 1 (mm) lengte n [-] verstevigingsexponent 0 [mm) lengte r [mm) lengte Sz standaardafwijking van z v [mm1 lengte x [mm] lengte y (mm] lengte a [radJ hoek 8 (radJ hoek C1 (N/mm2] effektieve spanning E (-] eftektieve rek Ex [- J tangentiele rek

(5)

2 INLEIDING

Voor het ontwerpen van optimale omvormprocessen zijn

faalkriteria nodig. Met als faalkriterium het duktiele falen

(-mikroscheuren na enige plastische deformatie) zijn een aantal

verschillende omvormprocessen bekeken door P.J.Bolt [1]. Om de

toepasbaarheid van de faalkurve te checken, wordt een ponsproces met een snijspleet van 25% bekeken.

Gepoogd wordt een methode te vinden. om op het moment van

duktiel falen, de spanningen en rekken in het materiaal te kunnen

bepalen. De spanningen en rekken worden vergeleken met die van

een programma, gebaseerd op de eindige elementen methode. van de

firma MARC. Tevens is bekeken: het uiterlijk van de

breuk-oppervlakken. de plaats van de scheur in het produkt en bij

welke kracht-wegkombinatie de scheur optreedt.

Het materiaal dat bij het ponsengebruikt is, zijn plakjes

(6)

3 PREPAREREN VAN DE PONSBLANKS Maken van de blanks

Materiaal: staf C22, 025 mm.

Hiervan worden plakjes van 3 mm plakjes aan beide kanten afvlakken. 240.320.400 en 600 papier.

afgedraaid of gevonkt. De Schuren op achtereenvolgens Spanningsvrij gloeien van de blanks

De geschuurde blanks ontvetten door in alcohol te koken. Daarna

de blanks 5 uur op 770·C in een vacuumoven gloeien. Af laten

koelen in vacuum.

Aanbrengen van een raster op een blank

De blanks ontvetten met watten en vim (ev. oxidelaag afschuren ). Blanks in de vloeistof voor de gevoelige laag onderdompelen.

Daarna beide zijden ± 2 min. drogen met de fohn.

Negatief op de blank leggen, dit 1-2 min. onder de hogedruk

kwiklamp leggen (afstand ± 30 cm.). blank keren en nogmaals met

negatief onder de lamp leggen.

Dan van beide zijden. onder een zachte straal water. de

onbelichte delen afspoelen.

De blanks ± ~ min. in de blauwe kleurstof onderdompelen en daarna

afspoelen.

De blanks drogen en de lagen 24 uur laten uitharden. Lichtgevoelige laag: Clichasol en Folio Grotesk mager Kleurstof: Klimsch hartefarbbad (blauw)

(7)

4 RASTERPOSITIE

Tijdens het ponsen van een produkt is er een moment dat er

scheuren op gaan treden. Bij die stempelweg ZlJn we

gelnte-resseerd in de rek. Uit voorgaande proeven blijkt dat de scheur optreedt aan de punt van de snijder of aan de rand van de onderplaat. Gepoogd wordt om zo lokaal mogelijk de rek te meten.

Om de rek te kunnen meten wordt een raster OP de blanks

aangebracht. Methode 1

De blank wordt doormidden wordt na het schuren. een worden tegenelkaar aan tek .1)

W<.1

Methode 2

gezaagd en op het ontstane oppervlak.

raster aangebracht. De twee helften

geperst en onder de pers gelegd.(zie

F

"

...

--

- ...

!l

F

Op de blank wordt aan de boven- en onderzijde een raster

aangebracht.(zie tek.2)

Nadelen methode 1

Positioneren moet erg nauwkeurig geschieden om het midden van de snijder exact boven de zaagsnede te krijgen.

Als de scheuren niet als eerste optreden in het oppervlak van het raster. vraagt deze methode veel blanks.

De mogelijkheid bestaat dat, alhoewel de twee helften tegenelkaar

aangeperst worden. bij een bepaalde stempelweg. de twee helften

(8)

F

,

Nadelen van methode 2

De scheur (dus de bijbehorende

buitenoppervlak. aan de boven onstaan .

rek). wordt verondersteld aan het of onderkant van de blank te Langs de randen van de snijder

verwijderd. wordt het raster plaatselijk

Omdat methode 2 het eenvoudigst te realiseren is. is besloten

dit uit te proberen. Na verschillende metingen met verschillende

rasters. blijkt een raster bestaande uit vierkantjes van .2 rom.

bij .2 mm. het beste te voldoen. Bij grot ere rasters wordt het gebied waarin de (dan niet meer zo) lokale rek gemeten wordt, te globaal. Kleinere rasters dan .2 mm. waren niet aanwezig.

(9)

5.1 Opste 11 ing

Snijder 0 10 mm .. snijspleet is 25 % van de blankdikte (=0.75 mm.)

Snijplaat 0 11.5 Mm. I

r

1

I I

•

I

i

l I

•

I L

"'~

I_-..~_-,

I

•

I

j

I

~

~----~~+---~ •

I

r

I

•

_I I I • • I • .J·I~"I I I I t I tek~ I

-,

\

I I I I

•

I I I L_~_I I

I

I I I I I I

I

• I

I I r I

I

I , I

: I :

I

De kracht wordt gemeten via een drukdoos, die zich aan de

bovenzijde van het gereedschap bevindt.

Het punt waar de snijder op de blank rust. wordt als nulpunt

voor de wegmeting genomen. De wegopnemer is star bevestigd aan de

bovenzijde van het gereedschap. Beide grootheden worden via

versterkers op een x-y schrijver uitgezet als de kracht-wegkromme (zie grafieken 1 en 3).

(10)

5.2 Methode

Eerst worden een aantal blanks helemaal doorgeponst. om de

reproduceerbaarheid van de kracht-wegkromme te bekijken.

De krommes hebben in het eerste gedeelte vrijwel dezelfde

rich-tingskoeficient. en ZlJn vrlJ eenvoudig te vergelijken (zie

grafiek 1) omdat de afstanden tussen de grafieken konstant moet

ZlJn. De verschillen die tussen de krommes te zien. zijn te

wijten aan dikteverschil van de blanks en aan het gebrek aan stijfheid van het statief van de wegopnemer.

Daarna worden reeksen blanks geponst met toenemende stempelweg.

De ponsprodukten worden op scheuren onderzocht. Er wordt

vast-gesteld bij welke stempelweg voor het scheurtjes optreden. Dan worden er nieuwe blanks geponst in reeksen, waarvan de stempel-wegverschillen kleiner zijn. dan van de voorgaande reeksen. Deze reeksen koncentreren zich rond de stempelweg waar scheurtjes

waargenomen ZlJn. V~~r scheuronderzoek zie hoofdstuk 8. De

stempelweg wordt ook op een andere manier gemeten. De

pons-produkten worden OP een busje gelegd en met een meetklok wordt

het diepste punt opgezocht (zie tek.5). Het diepste punt van het eerste ponsprodukt van de serie wordt als nulpunt genomen .

. G!k.S·

Een nadeel van deze methode is dat niet aIleen het stempelweg-verschil gemeten wordt. maar ook het diktestempelweg-verschil. Tevens wordt verondersteld dat van het eerste ponsprodukt een korrekte stem-pelweg gemeten wordt.

Een voordeel van deze methode is dat het statief minder snel

aanleiding zal geven tot meetfouten. door een betere

bereik-baarheid. t.o.v. de wegopnemer en dat mogelijke scheefstand van het statief sneller te zien is. Een duidelijk voorbeeld van een fout van de wegopnemer zie grafiek 1 nr.D7. Hier is de richtings-koefficient in het begin van de grafiek duidelijk groter dan bij

(11)

1-:

C'r: .;-_. '-r

c--

I

.1

___ ._ .. _1

i T~=~T'

"';i .. ,

-i--~

..

~

.. :.

-7".--.-... --.-+,--~.-... _ .... ..+-_ _ ...;...:._ •. _ _ _ .... _ _ _ _ _ . _ . ' - - _

i

! ! I ; ; ' i i r t· .. :- -~ . ~ ... ! - : j " ' : '

'1"

! . : ~:; r '

[kN]

;.·---T~:~-l p _ _ t-.-.-~~-

..

r.-r --...

~----

..

i---~--.-;---..:....;...-.:...-'-- --'--t-

--'--:-~

. .. -.

; . , :L+:: . ;.

30 ...

rJ·;

t=t·

T

-1--L ..

1

: • I _. __ 4--_,_~ ..,---...:-:.... .

.

. • ' . . • j , ---.-.--.--~-.-.:....--

,

-~---'---.-

.... -+----'i_.

---,.-~A:::::·~;;;P,~.l

Di':t:

i

:§1)~.Qo~Ol~':s:· fP\l~: ~O~')

.: ..

~!

.! .. . .

'~~~~III"""J-. . _~ ___ .. _l ___ · - ~-i 1- ... ! I

.

.. .... -1. _

L---'-___ -+--c~" , " i "-:-.. ---;-,._---.----, .. -_._--_. --- . ; . -10 --_ .•.

''',-'_'

- - ; - - - ---_.---'-- --..:....-.:..--:.-i i -.-.. ---,~--+--'-~--~ -.~.-.---~ H .

-r--... -... -_ .... - - - - .... 1 - - _ : ...lIQIW!5cm:.a:m~· .:.-_ _ .... ':.. -0

0 -0.0% +0.08 .. 0.18 +o.ce ..f.O.lt "o.2S +0.21 +0.25 .. O~ 1.15 1.13 1.2 1.22 1.2.5 1.15 1.31 1.31 1·31 1.31

04 05 Db

0+

OR

_fiJ

Oto

Ott

_0'2-

013

(12)

andere ponskrommes. Dit heeft als effekt dat de hele ponskromme

naar links opschuift. Daardoor zal het stempelwegverschil •

gemeten met de wegopnemer kleiner zijn dan het

stempelwegver-schil gemeten met de meetklok. De ponskromme D7 is al duidelijk

over het krachtsmaximum heen. terwijl D8. die volgens de

wegopne-mer een grotere stempelweg heeft. het krachtsmaximum nog niet

bereikt heeft. Het zal duidelijk zijn, dat de methode met de meetklok in dit geval relevanter is dan de methode met de wegop-nemer. alhoewel deze nodig blijft om de 'absolute' stempelweg te kunnen bepalen. De methode met de meetklok en de methode met wegopnemer worden dus naast elkaar gebruikt.

(13)

5.3 Kracht-wegkromme

De berekende krachtweg-kromme moet gekorrigeerd worden met de

gereedschapstijfheidskromme om deze te kunnen vergelijken met de

experimentele kromme (zie grafiek 2). Van aIle experimentele

ponskrommes is een gemiddelde ponskromme gemaakt. (zie grafiek

3). De experimentele kromme ligt lager en·de kracht neemt na een

bepaalde stempelweg af. wat bij de berekende kromme niet gebeurt.

De experimentele kromme zal lager Iiggen omdat de berekende

kromme uitgaat van een blank van exact 3 mm. In praktijk zal de

blank iets dunner (± .1mm.> ZlJn omdat de blanks na het

afdraaien nog afgevlakt en geschuurd wordt.

Het eindige elementen programma is uitgevoerd zonder

scheur-kriterium. Dit zou het verschil in de vorm van de

krachtweg-krommes verklaren. Bij het optreden van scheuren. zal het

spanningsdragend oppervlak kleiner worden en daarnaast zal er

een belnvloeding zijn van de spanningsverdeling rond de scheuren. Ais de richtingskoefficienten van beide ponskrommes (afgeleides)

uitgezet zijn. blijkt dit interessant te zijn met betrekking tot

scheurinitiatie. omdat bij de stempelweg, waar de afgeleides

opnieuw uitelkaar gaan lopen, scheurtjes optreden (zie grafiek

4) .

:- "l'" :

_.' "l"-~""~l.-; I ,t,~ '. . .J .... -_. . :1 i : I . 1'; , . • . . . J .• ;,_~ , . . . _ : : 'I .;

j'

:1 .:

I:

--j , : .!

~.~~~~~~~=t

.. ; . 0

---j"-'-+--~:-l---+I--t--:--tl--+---i---+-~-:---I\-1 -1 ~~;-ri ~~l~+-~

.

~~

. .

.!.

I __ ., ...0-..-... ; _ _ _ .~;~--~--~l~ 1 ._._ ... ___ . _____ .. J ...

(14)

j : - ; • I , t-~- •

-:

---~;

r---L -.;--,{

:~..., '. ~L ... ~;:, , -:z I :

'--,

• ..J.o-~---

::-1:t---

~.--t-j---

_.

"T

'

!'--,.:._-, , ' ' , ' j : , ' --~~ :~ i -" - , , .. -.,

_.,-."-".-; __

, 1_,

-1 -, I", ..

,

--, t~ :":

f

,.'

i 2.0 .. -,,-~-,-j __ ' . ____ ... _, ,L .. I i ! _ _ _ ':""' __ , . ___ •. _w_ •• _ .J.-,. _ _ ~_~_:._. ' _ _ ._. .. '" i ,. ... -i 10 1 , ' ~---;---,.---

....

"t---'~---'

---, -- ... ...:..--.:.

i o 0.5 ______ - ' - - ' -__ "l..-"";' _ _ ; _ " ' : ' _ _ ~ _ _ _ - ' -_ _ _ _ : _ _ _ _ _ _ _ " ' - _ _ _ _ _ ~' - , - __ "

(15)

5.4 Arbeid-wegkromme

Uit de kracht-wegkrommes zijn eenvoudig arbeid-wegkrommes te

berekenen. De experirnentele kromme geeft na een zekere stijging

een knik te zien, de berekende arbeid-wegkromme niet (zie grafiek

5). Ook hier is waarschijnlijk het verschil aan het einde van de

sternpelweg. te wijten aan het ontbreken van een scheurkriteriurn bij het sirnulatieprogramrna.

; I

_:

!

_I

I

_'

: ,:

_.,1

.!·I'C:::: :.::

h:t

'}I.:,

I

::,:1 ;

1-;

I /::-:

I

1::_{1: ,} I I

., '!

","'1" '" : .: ..

,:·1 .... t··

I •

·I~l: :"I~'!'

.'

h,

:--'1' - ---;

"'j~~!l-:;'

:..; ... '" ;·· ..

'1·

i .• , . I . . ," .. ,I· .. ·

I .... · '"

1"'1, . 1 ,.. .. .... ,. • · . ' i . : : ! . !. - : : .:;; ,: : ' i : I 1"'40 ... ..,.... .• '" _ . .,_. ~1 , -4---:< .. ". . ·• ..

r

k • ~.~ . • . . . _.i __ ... , ... j .••• , t I I ' I I"'~' 0 , . I I

.\

: ' 'i ;: "I::

! ...

~

". ","

!;.

~:

'

. ! ' ; ., . :. I ' : i ... i ... j ! . j . . . .. I . . .

.I. ..

J .... ,. __ . . .

8+..

I. .. .. _ .. 1 'j' '-_. ..j ... _..J ._/

j ' !

"1

1 ' : , I .

'1', . '"

:"1 ;:.

1< ·1 .. ·. :/

:

I I

r

. :. :. ..'" ' : .;"

:I J! : I .. ' I ! " . .. ... .. · .... 1. "h" .... l~

...

"'r .

"1'" "'r'" ; ... [ ... \ ... \ .. .. I , ' .

l:~ ".:I:;4.~i .:.~ .~.,

:L. <. ;' ...

~I/

..

j.: ,;" .. :. .1. i ,£" :; . '1.:: . i .. , : ;, . i , . ' : 3 ·1 . . . .. j ... ; . . . . - ,.- ".;~:: ",'" - _. "7·' . T'" , .. ;._ .. ..

i-'· ...

!

l!

··i··Li:,

,+,i

:H·i--,

/li:·i~:II

..

I·· ..

1

J. ,.

j 1· : " 1 : .. 1" .. ,. " ' , . I

I'

' ..

!

'I

39

.1.. . ' .. , .. ;1. ,I.. ,I... '1'"

,.l ...

:L

.".j ....

~

....

:1

'I":

.;

II.

'.'.' I 1 I I ; : 111::. . , : I I . .. ' , : I .. ,.

L.:

.,.:,:;j; '"I":

tV; ..

:~

...

I ..

! . j ',I ,,;.

I

I "i .

.1.:' ' ..

:~:;

.1:

."Ii;;; ...

1.:.:. : .. , j

;',!

..

!

..

·1

1'" " " j i-.

-'f':

·-f· ..

,J/

'~!F .l;~

···r--"I

"!.

''''1'

. I II

i

t·

i ! . .

!

" ' 1 : : • . I, .. ' ::1. , . , . : .

!'.'

I,,':i \ ..

'l~T;··i

"','

J

t.. ...

"I .

II ..

:'!"

·1' "!'. ':

•

_I'

I ,

::"1:'

: ; j ; . ! .

.-~-

. --...

J •••.. I . " • • • • t--. . . ~

I ' '; : I 1 • !

i

1 "I":'

I' ... :

--~:-'~. ;~I'-'

'

2h '.1

.:

"l,:! . ,

II":: ...

[1:.:: ...

H'

1'"

'''I

I :,

I

T'I : ..

i ...

~

i i l

i:::i .. ,;', :, ' :'

:,":

'f . : ~

I

'1 .i l .. I ! . I. . , • • " i.r,. ,;". : ... ::: ali ..;.;1

···!r·· ...

1 .... ~.1·: ..

1·· .' ....

1 .. "" .. 1 ;

I' ',::

' I : : : , ,', j • : ~.; i I _ "I" . i .. i.

·1

, ' . I .. l .".,,, . . . : : . I .. :. ! .::. .

I

I '

jJ',

I J

..

:

I : ' : . "'j'" :'"j"--' .... , .•• , "r'~ -'1"" . ' ; " : ' ' ' j ' ' '''T 1 I ! . . . . . . . . t . ; . I

! : .. '(' ".

;ll·

.J,'"

f;"':

I .... "

i::·:

'1", .

.~

1 ' I i ':j".... ",' .. , ... , ... 1 ' •

r"::

'j , .:+.:. ''''::'. ,: . !

.. :-\ ... :;J,. ...

1 :,

"~II-.:

:.;:.1..

'1.:.1

"1':"':: '--.

'itl

rl:

j ', :

'l~

· ..

·1'·- ...

j ... .1.'" ... :.,; .... !. I q I . , .1 I ! ' I: 'I:! ' "':'.: .• r ':i 1 , ::1 ; ' ::," ". J :

"f" ;.::

.;:~

..

j'

j:::

.::;1

:1' .

::..!

"~

, :.

J. .

:"':~

• 71' . ,

'rr

( . . '''1-': I " . : I'" j

.+ ... :.-

I

-';"-1'~

.* " i; ; .. , ,! ., .. ' , .•. ~ " • I I ' . i · I , . . '

.: ',':' ,": t·

r ..

"'T~':

"'r': ..

-1':~' .

-+

~;':::'

"!'

I' .': ...

I : / ' : .... :' : 'j. ' , ; ! .;!. . : . I I ".

":";1 .:...

!.... . : . , !" t , . . · , t ; . . "-1 .. ,

· (!F~"

.'+.;. ,.

..4.-:-...

_L..

J.+ /(,.; .,

··:~t!-t:.,

·l·

_I'.

. " , t • • ,~.I ~ I I' ! 05 I ! I '1 i . I 115

(16)

6 RASTERMETING

De rasters worden gemeten op een Zeiss meetmikroskoop met een

vergroting van 40x (schematische weergave zie tek.6). De

meet-waardes worden digitaal uitgelezen. De kruisdraden van de

mikroskoop staan niet loodrecht op elkaar , (zie tek.8), waardoor

de exakte positie van een kruispunt van twee rasterlijnen

moeilijk te bepalen is (zie tek.8b).

Plaats van de rastermeting: De metingen ZlJn uitgevoerd

plaatsen waar de tangentiele richtingsvektor van de

ongeveer parallel ligt aan de lijnen van het raster. Dit

de kleinst mogelijke fout de tangentiele rek (Ex) te

op de cirkel om met kunnen . bepalen (zie tek.7).

<1

4

I t ..,----+-fD~

c=t>

----1--

..-t~ ~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - J

Het meten van de rek:

~

, I • I I '\

,

\ I \ \ I _\ I _\ I I

...

....

f-f--~

l_

I

Werkwijze (zie tek.8a) :De vertikale kruisdraad wordt tegen een

vertikale lijn uit het raster gelegd. Het snijpunt van de

kruisdraden wordt tegen de hoek van een rastervierkant gelegd

(1). Uitlezing op nul zetten. Verplaatsen naar punt 2. De

afgelegde wegin y-richting uitlezen (el), van 2 naar 3 uitlezen

(-bl). bij 4 uitlezing OP nul zetten, van 4 naar 5 (-b2). van 5

naar 6 C-r). uitlezing op nul zetten. van 6 naar 7 (-01), bij 8

(17)

Verder moeten h en v opgemeten worden (zie tek.9). V kan opgemeten worden opgemeten door de blank op z'n kant te zetten. Aan de tegenoverliggende zijde de metingen nog een keer uitvoeren

(voor het geval dat de blank scheef uitgeponst wordt). De

h-waarde is niet met 01 en 02 meegemeten omdat 01 onder een hoek

(18)

7.1 Berekenen van materiaalkonstantes

Uit grafiek 6 worden de specifieke

verstevigingsexponent bepaald. Grafiek 6

waarvan het gebied na insnoering gekorrigeerd

a-C voor E-l. C-770 ± 5 N/mm2. Door de best bepalen kan de verstevigingsexponent bereke~d

spanning en de is de trekkromme is met Sibel [1]. passende kromme te worden. E 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Voor n I i _j

.

-, r a a(n-.21) a(n-.215) 405 410 404 472 475 469 515 517 512 550 549 545 590 598 594 630 635 632 665 666 663 690 692 690 720 714 713 745 735 734 760 753 753 770 770 770 is genomen n-.215 ± .005 I I a(n-.22) 398 464 507 540 591 629 661 688 712 733 752 770 I , _ i

9'J ....

I r~

,

j .1

I

i

1

i . I .

'" :'1·' .;- .

;...-~ ~~ I.

I'·

j I I ....

-·-1'"

-1 ; ; ,

: . '!"--.'

i

I :

l

I

r

i

~

..

: .j

.: . ..j._. j .. .0 L ;

.. \.

":+'~

..

~

'l·t

·J·t .. :

I

'··1·

.

I i

j !

II

I'

i

' I I

I

i

1· ·'1'+"'" "1" j .\. " j

I I

I ..

1- ;. -

-4···:·j:·L.:

.j.. '

i···~·L:"

;

.1· ;.

j ....

,i ' : ; . ~ . :.! ~ '" . ~

!:

i I . ... ! !. -.;._~!_,-t-L., . . . ! .. ~-t·~··

..

L. i ..

LJ. .

I . I l .: ··'··1·

i

I . l : i ;

t .

! 1

... r' ....

1- .i .. -l- : l .... ~-: . .. ,i. ..·: ..

·t

j. ,,-~ .. _;

.+--..

L .-. J- ; ... - ' ... ; ' .. ; , i 'I'·:' ; .. I , : ' I I ; ' ! .i ~. : ; i ~ . 1 : I " ! )

·1'1:'1.

.-'''

: ·1.,'

" " ; 1

ii

I

:' j j

I

I .; I . .; i

i

..

~

.. [ .. : II . .

! ... :

I

,- i"·+··;··j

' : :

I " ' : I

... ; !

":1:;

! 1 ! j I , I j , i

j".'

\ " ! t·· !

(19)

17 7.2 Berekening van experimentele rekken en spanningen

Opmeten van het raster in x-richting (tangentieel)

x=(r+l)/2 (zie tek .10)

Omdat van het lijnstuk dat in de tangentiele richting ligt. de verlenging niet op te meten is. zijn de dichtsbijzijnde parallele

lijnstukken. een op de ponsdop en een op de rand van het

ponsprodukt (I en r) opgemeten. Het gemiddelde van deze twee

waardes wordt verondersteld in de buurt van de werkelijke waarde van de lengte van het lijnstuk te leggen.

Opmeten van het raster in y-richting (radieel)

y-(b1+b2+o1+o2+2v+2h)/4 (zie tek.l0)

Ex-ln(x/.2)

Ex blijkt zeer klein te zijn (zie bijlage 3). wat in over-eenstemming is met de aanname dat het voornaamste deforma-tieproces. afschuiving is (zie ook 8.2). Bij de berekening van E wordt Ex verwaarloosd. E-tan[acs[.2/y]]/~3

Om een benadering te geven voor

de mate van afschuiving in het produkt. wordt een fiktieve hoek acs[.2/y]-r ingevoerd (zie tek.ll). De gemeten lengte in y-richting (-ol+o2+v+h). heeft als uitgangstoestand (- de niet

gedeformeerde toestand) altijd de lengte van twee rasterhokjes.

Met behulp van C en n vinden we

voor de effektieve spanning:

[ ] .215 ac 770* tan[acs[.2/y]]/~3 ~i\:gon~

6\& ..

~~rd

12k

11

L __ _

... A-A A

---L

• ,

tek.1O

(20)

7.3 Vergelijking van rekken van de metingen en de simulatie

*

Rekken van de experimenten (zie grafiek 7)

Meetnr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 E [-] .613 .665 .598 .676 .662 .803 .774 .814 .823 .594 .672 .428 .375 .442 .483 a [N/mm2] stempelweg [mm.] 688 1.1 704 1.1 687 1.2 705 1. 2 712 1.3 736 1.3 727 1.3 736 1. 3 737 1.3 685 1. 0 705 1.0 639 0.7 620 0.8 642 0.9 656 0.9

* Rekken van de simulatie zie tekening 12

Het hier toegepaste raster is vrij grof. indien een er een fijner

raster gebruikt wordt. zal de maximale rek die optreedt.

toene-men.

De rek gemeten in experimenten. komt redelijk overeen (zelfde

ordegrootte) met de gemiddelde, berekende rek over globaal

hetzelfde gebied. j

---

~

-

..,t"

~~

aJ-lV

_plad:si~: min: 0 rmm.~ rYm= 1.1 b [tnm .. AX:::"99(rnm]

ReI<:

min;

3.8 E-LJ

I\tl)( ..

7.

Bo E.·1 tE 2.00E-1 2.4.00 E-'l 3: 6.00£-1 4e a.OOE-1 5'.1.00

(21)

O,!. - -.-.---.;.... , ! "

0"'"

W 1·· .. -···_ .. · ..

.,

._ .... "-:--. Q.5 1 .. ---... ... . -. -f- . 0.15 ? 1.1'

... _._ .... _

.. _. _ . _ ._ ...

~

... _ .. :.._ ... ____ . _ ..

~

.. __ ... _

~

_____ *'"pe,weg

("""l-:::!:!'"

,

i

"" ... ; ~,, :: _ _ . _ l .1 I ... I . I ----... --.. ---.~ ... - . t·· .. _ .. l. -9.'5

(22)

7.4 Nauwkeurigheid van de metingen

Van de gemeten en berekende grootheden zijn de standaardafwijking en de gemiddelde relatieve fout bepaald.

Sh2 -Sb122 +Sb2P SEx2 _- _(l/x)₂_{* SX2}

aanname Sr1-Sr2-S11-S12

(zie bijlage 1 tabel 1) (zie bijlage 1 tabel 1) (zie bijlage 1 tabel 1)

[ ]

,215 [ ]-1.57

So2- tan[aes[.2/y]]/~3 *Se2+ tan[aes[,2/y]]/~3 *SE2*

[ ] .43 * tan[aes[.2/y]]/~3 Sx2 _{-1.5 exp-5} SoP -SbP -1 .8 S022-Sb22-5.4 Sh2_4.2 exp-5 Sv2_{-4.2 exp-5} Sy2-3.1 exp-5 Se2 _-5 Sn2-2.5 exp-5 Sa2-1.9 exp-2 SB2-1.5 exp-4 [mrn2 ] exp-5 [mrn2] exp-5 [mrn2 J [mrn2 _J [mrn' ] +(01+b1)*2.2 exp-2 [ (N/mrn2 ) 2 1 [ -] [ -] [- ]

*

gemiddelde nauwkeurigheid x ± 2% y ± 12% tussen 5 en 18% Ex ± 70% tussen 49 en 106% E ± 19% tussen 7 en 31% o ± 4% tussen 2 en 7%

(zie bijlage 1 tabel 3)

+v281.3 exp-6 [mrn2]

(zie bijlage 1 tabel 2) (zie bijlage 2 tabel 4)

(23)

21 S.l Scheurpositie

De ponsprodukten worden onder een loep op scheurtjes onderzocht.

Voor het ponsen wordt. iedere keer op dezelfde plaats ten

opzichte van het gereedschap, een merkteken op de buitenrand

aangebracht. Na vergelijking van diverse ponsprodukten. kan

worden gekonkludeerd dat de scheur een vaste positie heeft ten

opzichte van het aangebrachte merkteken. De ponsprodukten worden

daarom OP een vaste plaats doorgeslepen zodat de kans om

scheur-begin in het ponsprodukt OP te sporen, maximaal is.

A A

tek.13

Naderhand is de snijder bekeken en bleek dat de afrondingsstraal van de snijder niet overal gelijk is (zie tek.13). Tevens bleek dat de scheur altijd optrad aan de scherpe kant van de snijder.

Maken van preparaten: Om het ontstaan van de scheur te kunnen

bekijken, worden er ponsprodukten met verschillende

stempel-indringdiepte doorgeslepen en ingebed. lnbedmateriaal: Technovit 4000

Mengen: 1 deel vloeistof bevattende methylmethacarylaat+3% nndi-methyltoluidin

2 delen vloeistof bevattende methylmethacrylaat-styrol 2 delen poeder

Preparaten in een plastic vormpje plaatsen. Mengsel hierin gieten. Laten uitharden 10+15 min. Uithardtemperatuur lOS-C.

Warmtebestendig tot 130·C. Preparaten schuren: 240. 320. 400.

600. Polijsten: 6 um, 1 um, ~ um. Eventueel etsen.

=';.

_____ •. 1

- ____ ..

,1.--fA'

(24)

22 8.2 Scheuruiterlijk

Van een geheel doorgeponst produkt. wordt het breukoppervlak onder een elektronenmikroskoop bekeken (zie foto's) .. Hier blijkt duidelijk dat er afschuiving heeft plaatsgevonden.· Nadat er holtes ontstaan zijn. zijn de oppervlakken niet loodrecht op het

breukoppervlak van elkaar afgetrokken. De holtes hebben een

duidelijk ovale vorm. zodat kan worden aangenomen dat dit het

gevolg is van afschuiving (zie tek 15). .~~

j'olo1

~:t(X)(»(

0: 1O}J"\.

(25)

(26)

8.3 Faalpunt

Na het bekijken van de ponsprodukten blijkt dat scheuren optreedt

bij een stempelweg die ligt tussen 0.8 en 1.0 mm. (zie grafiek

8). Om het faalpunt exacter te bepalen. zal de wegmeting op een

(27)

25 9 KONKLUSIE EN OISKUSSIE

In het verslag is er van uit gegaan dat het proces dat optreedt

in de deformatiezOne. afschuiving is. Een reden om aan te nemen

dat de deformatie voornamelijk beheerst wordt door afschuiving is, dat Ex (tangentiele rek) klein is t.o.v E (zie bijlage 3). Ook uit de foto's is op te maken dat het hier om afschuiving gaat.

Bij het vergelijken van de globale rekken uit de experimenten en uit de simulatie. blijken de rekken van dezelfde ordegrootte te zijn. Een nadeel van dit ponsproces is dat de gemiddelde rek en dus de gemiddelde spanning niet bepaald kunnen worden en het faalpunt niet in de faalkurve kan worden geplaatst.

Een eenduidige manier om de stempelweg te bepalen zou kunnen

gebeuren door opmeten van gepolijste oppervlakken. Oit heeft als

voordeel dat vergeleken bij de statief wegmeting geen meetfouten veroorzaakt kunnen worden door het statief. oppervlakteruwheid,

gereedschapstijfheid enz. Probleem hierbij is dat het oppervlak

dat door een scheur gevormd is. verandert doordat het gereedschap langs het werkstuk wrijft. Hierdoor zou de indringing groter lijken dan deze in werkelijkheid is. Een mogelijk proces waarbij dit waarschijnlijk niet optreedt is "guillotining" (zie tek.16), omdat het afgesneden deel wegdraait van de rest van het werkstuk. Een ander voordeel van dit proces is dat het raster eenvoudig op de zijkant aangebracht kan worden en bij een gereedschap met een

snijkant. die onder een hoek staat. zal scheurlnitiatie altijd

plaatsvinden in het vlak van het raster (zie tek.17).

Een nauwkeuriger raster zou voor verdere metingen niet overbodig zijn. en waarschijnlijk zijn rasters bestaande uit cirkels beter te gebruiken omdat de rasterlijnen konstanter van dikte zullen zijn dan bij het raster bestaande uit vierkantjes.

Bij het vergelijken van de experimentele en de berekende kromme

blijkt dat de richtingskoefficienten. na een wat verschillend

begin. praktisch hetzelfde te zijn. Bij een wat grotere

stempel-weg lopen ze weer uiteen. precies in dat gebied treden er

zichtbare scheurtjes op. Het zou interessant ZlJn na te gaan of

dit geldt voor ponsen in het algemeen. De vraag is dus of

scheuren gemarkeerd wordt door het uiteenlopen van de richtings-koefficienten van de verschillende ponskrommes.

(28)

10 BIJLAGE 1

tabel 1 Metingen aan de reproduceerbaarheid van rastermetingen

b11-b22 [rom) b12 [rom] b21 (rom]

0 0 0 0.0014 0.0019 0.0110 0.0065 0.0026 0.0040 0.0102 0.0017 0.0081 0.0067 0.0052 0.0143 0.0116 0.0016 0.0083 0.0082 0.0080 0.0004 0.0077 0.0047 0.0084 0.0033 0.0023 0.0181 gem. 0.0062 0.0023 0.0081

tabel 2 Bepaling van de gemiddelde hoek a .

x [rom] a [-] 0.042 0.40 0.043 0.41 0.115 0.86 0.113 0.85 0.114 0.85 0.116 0.86 0.078 0.66 0.084 0.67 0.100 0.79 0.087 0.72 0.074 0.64 0.069 0.60 1ek.18 gem. 0.69

tabel 3 Meting van de reproduceerbaarheid van v

v1 [mmJ

o

0.009 0.006 0.005 0.012 0.010 0.010 0.010 0.010 gem. 0.008 v2 [mmJ

o

0.002 0.002 0.005 0.007 0.002 0.013 0.013 0.013 0.006 (zie tek .10) SblP -1.5 exp-5 Sb122 _{-2.5 exp-6} Sb2P -3.9 exp-5 Sa2 _{-1. 9 exp-2} SvP -1.4 exp-5 Sv22 _{-2.8 exp-5} Sv2_{-4.2 exp-5}

(29)

27 10 BIJLAGE 2

tabel 4 Bepaling van de gemiddelde hoek

B

k [rom] g [rom] d(rom]

B[-]

24.90 25.20 2.85 0.05 24.90 25.25 2.90 0.06 25.00 25.20 2.85 0.04 25.00 25.35 2.70 0.06 25.00 25.15 2.70 0.03 24.90 25.10 2.70 0.04 25.00 25.15 2.70 0.03 24.80 25.10 2.70 0.06 24.75 25.05 2.70 0.06 24.95 25.20 2.70 0.05 25.00 25.25 2.70 0.05 gem. 0.05 l:e.k.'20

(30)

10 BIJLAGE 3

tabel 5 Meetwaardes (voorbeeld)

D4a D4b D5a D5b D6a D6b D7a D7b . D8a D8b

x .205 .205 .204 .209 .207 .208 .207 .205 .204 .206 Y .283 .301 .302 .309 .295 .306 .285 .332 .292 .317 01 .045 .117 .146 .108 .174 .146 .121 .088 .122 .056 bi .051 .118 .133 .008 .157 .128 .120 .078 .108 .058 v .230 .288 .276 .280 .312 .313 .311 .360 .276 .305 Ex .024 .023 .019 .040 .035 .035 .033 .023 .019 .029 E .578 .647 .653 .679 .626 .669 .587 .764 .613 .711 0 685 701 702 708 696 706 687 726 693 716 Sx .004 .004 .004 .004 .004 .004 .004 .004 .004 .004 Sy .015 .035 .042 .029 .049 .041 .036 .025 .036 .018 SEx .019 .019 .019 .019 .019 .019 .019 .019 .019 .019 SE .062 .136 .160 .112 .193 .156 .145 .091 .137 .066 So 17 32 37 25 46 36 37 19 34 15 %x 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 %y 5 12 14 10 17 13 13 8 12 6 %Ex 79 83 101 47 54 54 57 83 101 65 %E 11 21 24 16 31 23 25 12 22 9 %0 2 5 5 4 7 5 5 3 5 2

(31)

11 LlTERATUURLIJST [1] (2] [ 3] (4] [5J [6J [ 7] [8] [9] P.J.Bolt J.A.G.Kals J.H.Dautzenberg W.P.Romanovski E.Lloyd A.G.Atkins J. Wi lIes J.A.H.Ramaekers L.J.A.Houtackers P.B.G.Peeters B.Dodd Y.Bai K.Lange M.T.Watkins 29 Prediction of ductile failure in forming Proceedings '2nd international

conference on technology of plasticity' ed by K.Lange 385-391

Springerverlag Ber,lin 1987

Handboek voor de moderne stanstechniek Kluwer. Den Haag 1966

An introduction to some metal-forming, theory.principles and practice

Portcullis Press Ltd. 1986

Surface produced by guillotining Philosophical Magazine. vol.43. no.3. 627-641.1981

Deep drawing

Butterworths scientific publications London 1954

Plastisch bewerken van metalen. proces-beheersing in de onderdelenfabricage OMTEC 1987

Ductile fracture and ductility. with applications to metalworking

Academic Press 1987

Handbook of metal forming McGraw Hill Book Company 1985

Metal forming II. pressing and related processes