OHUTLEVY 2025 • 23 www.ohutlevy.com > FormFuture-hanke FormFuture-hanke [1] kehittää Lapin ammattikorkeakoulun ja sidosryhmien osaamista ohutlevyjen muovausteknologioissa, keskittyen erityisesti simulointimenetelmiin, materiaalitestaukseen ja teollisuuden tarpeita palvelevaan TKI-toimintaan. Hankkeessa rakennetaan valmiuksia digitaalisen tuotekehityksen ja valmistuksen tueksi, mm. kehittämällä osaamista muovauksen simuloinnissa ja modernissa materiaalitestauksessa. Hankkeen taustaa ja tavoitteita esiteltiin laajemmin Ohutlevy-lehden numerossa 1/2024. [2] Yhtenä hankkeen keskeisenä virstanpylväänä on ollut simulointiohjelmistojen hankinta ja käyttöönotto. Kevään 2025 aikana on otettu käyttöön hankkeen kannalta keskeinen työkalu, muovausprosessien analysointiin ja optimointiin soveltuvat simulointiohjelmistot Dynaform ja ANSYS Forming. Näiden avulla voidaan mallintaa ja analysoida ohutlevymateriaalien käyttäytymistä erilaisissa kuormitus- ja muovaustilanteissa jo ennen fyysisiä kokeita – tai, kuten tässä tapauksessa, kokeiden rinnalla ja niiden tueksi. Hankkeen yhdessä työpaketissa tehdään käytännön kokeita, joiden avulla hankitaan dataa eri materiaalien muovattavuudesta, jota voidaan hyödyntää mm. simuloinnissa. Työ aloitettiin eräiden ruostumattomien terästen muovattavuuteen keskittyvällä tutkimuksella, jossa kartoitettiin ferriittisten ja austeniittisten ruostumattomien terästen käyttäytymistä muovattavuuskokeissa, kuten vetokokeessa, venytysmuovaus- ja syvävetokokeessa sekä määritettiin teräksille rajamuovattavuuspiirrokset. Simulointia ei vielä hyödynnetty itse koesuunnittelussa, vaan kokeet toteutettiin perinteisesti testaamalla materiaalien muovautumista ja vaurion muodostumista eri muodonmuutostilanteissa. Kokeissa hyödynnettiin vetokonetta sekä Erichsen-muovattavuudentutkimuslaitteistoa ja Aramis-optista venymienmittausjärjestelmää, jonka päivitys sisältyy myös hankkeeseen ja tullaan toteuttamaan vuoden 2025 aikana. Seuraavassa vaiheessa samoja muovaustapauksia mallinnettiin simuloimalla käyttäen hyödyksi muovattavuuskokeissa saatua materiaalidataa. Tässä artikkelissa esitellään ensimmäisiä vertailuja kokeellisten tulosten, syvävetokokeen ja simuloitujen tulosten välillä. Muovattavuuskokeet Muovattavuuskokeiden avulla testattiin kolmen ferriittisen ja kolmen austeniittisen teräksen muovattavuutta. Ferriittiset teräkset olivat EN 1.4016, EN 1.4509 (Ti+Nb stabiloitu) ja EN 1.4622 (Ti+Nb stabiloitu) sekä austeniittiset EN 1.4307 (kaksi variaatiota) ja EN 1.4404 (Mo-seosteinen). Kaikki olivat paksuudeltaan 1 mm. Tarkempi tutkimusraportti koesarjasta on julkaistu hankkeen verkkosivulla [1], jossa on esitelty kattavasti terästen ominaisuudet sekä testien yksityiskohtaiset tulokset. Vetokokeilla määritettiin aluksi terästen mekaaniset ominaisuudet. Feriittisten terästen myötölujuus on jonkin verran korkeampi kuin austeniittisten, mutta murtolujuus ja murtovenymä ovat austeniittisilla teräksillä huomattavasti suurempia. Tämä johtuu austeniittisen kiderakenteen voimakkaammasta taipumuksesta lujittua muokkauksessa. Vähäisempi muokkauslujittuminen yhdistetään yleensä parempaan syvävedettävyyteen, kun taas voimakkaampi muokkauslujittuminen katsotaan olevan eduksi venytysmuovauksessa. Vetokokeissa käytettiin venymäanturien lisäksi optista venymienmittausjärjestelmää (Aramis), joiden avulla määritettiin terästen anisotropiaparametrit eli r-arvot sekä muokkauslujittumiseksponentit eli n-arvot ja verrattiin tuloksia keskenään. Taulukossa 1 on esitetty tulosten vertailu [1]. TAULUKKO 1. Materiaalien r- , Δr- ja n-arvot Aramis- vs. vetokonetulokset. Aramis Vetokone Materiaali r- Δr n r- Δr n EN 1.4016 1,03 0,71 0,18 0,96 0,68 0,18 EN 1.4509 1,35 0,20 0,18 1,34 0,14 0,18 EN 1.4404 1,00 -0,35 0,28 0,91 -0,24 0,29 EN 1.4307 0,98 -0,30 0,29 0,92 -0,24 0,29 EN 1.4622 1,51 0,57 0,17 1,44 0,39 0,17 EN 1.4307 0,96 -0,25 0,26 0,89 -0,17 0,26 Taulukosta nähdään, että Aramiksella saadut keskimääräiset -r-arvot ja Δr-arvot olivat hieman suurempia kuin vetokoneen antamat tulokset, mutta vastasivat kuitenkin kohtalaisen hyvin toisiaan. Molemmilla tavoilla määritetyt n-arvot olivat lähes samoja. Stabiloiduilla ferriittisillä EN 1.4509 ja EN 1.4622 teräksillä oli korkeimmat -r-arvot, noin 1,35…1,5, mikä on syvävedon kannalta lähellä optimaalista. Ferriittisen EN 1.4016 teräksen sekä austeniittisten terästen -r-arvot olivat noin 1 luokkaa eli materiaalin anisotropian kannalta niiden syvävedettävyys on suunnilleen samaa luokkaa. LDR-kokeen (Limiting Drawing Ratio) avulla tutkittiin materiaalin syvävedettävyyttä käytännön kokeella (Swift). Kokeessa syvävedetään esimerkiksi D=50 mm:n lieriön muotoisella painimella eri halkaisijaisia kiekkoja (noin 1,82,4 x D). Arvo lasketaan kaavalla Daihio/dpainin. Esimerkiksi LDR-arvo 2,0 tarkoittaa, että halkaisijaltaan 100 mm:n aihio voidaan syvävetää kupiksi halkaisijaltaan 50 mm:n työkaluilla. Mitä suurempi kiekko pystytään vetämään murtumatta, sitä suurempi on LDR ja sitä parempi on materiaalin syvävedettävyys. Tulokset LDR-kokeista on esitetty kuvassa 1. Simuloinnista vauhtia muovattavuuden tutkimukseen
RkJQdWJsaXNoZXIy MjU0MzgwNw==