Effets du frottement et de la lubrification dans les processus d'emboutissage des métaux
Lors du processus d'emboutissage de la tôle, la tôle est toujours en contact avec l'outil. Ce contact n'est pas statique mais dynamique car la plaque métallique coule sur la surface de l'outil, c'est à dire qu'il y a un mouvement relatif entre la plaque et l'outil. Même si les surfaces des feuilles et des outils semblent lisses sans vision assistée, elles révèlent au microscope des formes complexes.
Les surfaces des tôles et des outils ont des répartitions de rugosité constituées d'une série de pics et de creux de hauteurs, de profondeurs et d'espacement variables, comme le montrent les figures 1 et 2. La répartition de la rugosité de la tôle varie en fonction du type de matériau, de sa qualité et de sa qualité. revêtement, tandis que la répartition de la rugosité des outils varie en fonction du type de matériau et de la manière dont ils sont usinés.
En raison de ces irrégularités dans les surfaces de la feuille et de l'outil, il existe une résistance au mouvement relatif. En termes simples, cette résistance au mouvement relatif est appelée « friction », c'est pourquoi des lubrifiants sont appliqués sur les plaques métalliques pour réduire leur résistance et donc réduire la friction. Le rapport entre la force de frottement et la force de contact de deux objets en mouvement est représenté par le coefficient de frottement "μ", dont la valeur dépend du système tribologique lui-même et du processus de formage, comme la température de la tôle, la vitesse d'emboutissage , la pression de contact et la déformation de la feuille.
Nous comprenons d'où vient la friction et pourquoi nous devons appliquer du lubrifiant sur la feuille avant l'emboutissage. Nous allons maintenant nous concentrer sur la façon dont la quantité de lubrification affecte la qualité du panneau pendant le processus de formage. Vous pouvez mieux comprendre l’effet de lubrification à travers les images ci-dessous.
Tous les panneaux présentés dans l'image ci-dessous sont simulés dans AutoForm à l'aide d'un modèle de friction créé avec TriboForm. A noter que lorsqu'on n'utilise pas le modèle de frottement, les simulations sont exécutées avec un coefficient de frottement constant « μ ». Lors de l'utilisation du modèle de friction, l'utilisateur peut modifier la quantité de lubrification tout en simulant le panneau ; et selon la sensibilité du panneau au frottement, la quantité de lubrification aura des effets différents sur la qualité du panneau.
Plus la quantité de lubrification est élevée, plus la résistance au mouvement est faible, c'est-à-dire que le matériau se déplace alors librement sur la surface de l'outil de manière incontrôlée, créant ainsi des rides. A l’inverse, lorsque la quantité de lubrification appliquée sur la tôle est très faible, la résistance au mouvement est très élevée. Cette résistance élevée force la tôle à s'étirer au-delà de la quantité requise, produisant un amincissement important et, dans certains cas, des fissures importantes, comme le montre la figure 4.
Par conséquent, il devient essentiel d’utiliser la bonne quantité de lubrification lors du tirage des panneaux, tout comme de trouver la quantité optimale de lubrification requise. La figure 5 montre une feuille sans plis ni fissures lorsque le lubrifiant est utilisé correctement.
Comme tout autre processus de fabrication, l’application de lubrifiant sur la feuille peut créer des incohérences telles que du bruit. Cela signifie que si l'utilisateur décide d'utiliser 1 g/m2 de lubrifiant sur le panneau, produisant ainsi des panneaux sans défaut, quelle est la probabilité que le robot pulvérise la quantité exacte de lubrifiant sur le panneau à chaque fois ? Par exemple, si la précision de l'équipement est de 85 %, l'écart du lubrifiant sera de 0.85 - 1,15g/㎡, ce qui peut poser certains problèmes si le panneau est très sensible au frottement. Par conséquent, il est crucial de trouver une plage sûre pour la quantité de lubrification et de s’assurer que l’équipement pulvérise du lubrifiant dans la plage donnée.
Trouver la « quantité optimale » de lubrifiant dans le panneau qui ne crée pas un grand nombre de défauts de surface et qui en même temps ne montre pas de valeurs de dilution élevées dépend d'outils de simulation précis, tels que l'utilisation du plug-in TriboForm avec AutoForm.
Lorsque l’on considère les systèmes tribologiques de moulage AHSS, il y a trois points clés à considérer, à savoir : 1) L’impact du frottement et de la tribologie sur le retour élastique ; 2) Le moulage AHSS produit des températures plus élevées, ce qui affecte à nouveau le comportement en friction ; 3) Moulage AHSS L'utilisation de différents matériaux d'outils a de nouveaux effets sur le comportement de friction lors du formage et de la simulation. Les trois phénomènes ci-dessus doivent être pris en compte lors de la formation des simulations, qui ne peuvent être réalisées qu'en utilisant des modèles de frottement avancés.
Bien entendu, l’AHSS a plus de ressort lors du formage, par exemple, de pièces automobiles. Le retour élastique peut être gravement affecté par le comportement de friction défini dans la simulation de formage de tôle. C'est également la raison pour laquelle vous devez améliorer le comportement de friction dans les simulations d'emboutissage. Cela se traduit à son tour par de meilleures prévisions de rebond. La friction détermine le degré de retenue dans la pièce et, sur cette base, le comportement du retour élastique est affecté. De plus, il est important de considérer que lors du formage de l'AHSS, des pressions de contact plus élevées entre l'outil et la tôle sont généralement observées, c'est pourquoi le frottement devient si important, et le frottement provoque une augmentation de la température dans le matériau, ce qui a un impact négatif sur Pour l’acier à faible teneur en carbone, cet ordre de grandeur ne se produira pas. Par conséquent, une description appropriée des changements de température et de leurs effets sur le comportement de frottement est essentielle pour simuler la formation d’AHSS.
De plus, les matériaux de formage AHSS nécessitent l'utilisation d'aciers à outils qui ne sont généralement pas utilisés sur les aciers à résistance moyenne. Au lieu de considérer des outils en fonte, nous devons désormais considérer les effets tribologiques d'un outil plus dur, constitué d'une certaine teneur en carbone et en chrome. Ce matériau de moule a également un impact sur les propriétés tribologiques. C'est pourquoi l'utilisateur doit en tenir compte lors de la sélection du lubrifiant lors de la configuration de la simulation. Un bon modèle de friction doit prendre en compte toutes ces interrelations lors de la génération du modèle de friction.
Si vous disposez d'un modèle de friction avancé dans votre simulation de formage, vous devez alors introduire un système de tribologie réaliste dans votre simulation de formage de tôle. Vous obtiendrez alors des prévisions plus précises de fissuration, de plissement, d’amincissement et de retour élastique, toutes liées au modèle de friction que vous utilisez.
