Geavanceerde modellering van vrijbuigen met werktuigen met grote radius

Het vrijbuigen blijft één van de meest populaire omvormtechnieken binnen het plaatbewerkingsdomein. Dit omvormproces is bekend voor zijn flexibiliteit omdat één paar van gereedschappen volstaat om een breed bereik aan verschillende hoeken te vormen. De traditionele aanpak van conventioneel of kleine-radius-vrijbuigen wordt beschreven door een 3-punten plooimodel. Het is echter typisch niet mogelijk om hogesterktestalen met behulp van een stempel met kleine tipradius te vormen. Hogesterktestalen hebben uitstekende mechanische eigenschappen, maar deze eigenschappen resulteren in een beperkte vervormbaarheid. Om hogesterktestalen te kunnen buigen is het nodig om tijdens het omvormen de rekken te beperken, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een stempel met grote radius. Bij vrijbuigen met grote stempelradius doen zich evenwel een aantal moeilijk voorspelbare fenomenen voor, zoals het zogenaamde ‘multi-breakage effect’. Dit proefschrift heeft tot doel de mechanismen die optreden bij vrijbuigen met grote radiuswerktuigen te begrijpen en de plooikarakteristieken ervan te voorspellen.

Deze dissertatie vat eerst het experimentele onderzoek samen, waardoor het procesvenster van het vrijbuigen met grote radius werktuigen duidelijk kon worden bepaald en verbanden die het proces bepalen werden geïdentificeerd. Het experimenteel onderzoek omvat de resultaten van meer dan 1000 plooitesten.

Dan volgen twee regressiemodellen die gebaseerd zijn op een fenomenologische aanpak en een circulaire benadering. Deze voorspelling maakt het mogelijk om de plooikarakteristieken vrij nauwkeurig te voorspellen, maar vereist vooraf veel experimentele gegevens.

Het volgende hoofdstuk bespreekt een systematische aanpak voor de ontwikkeling van een nauwkeurig eindige-elementenmodel. Het biedt een roadmap van de keuze van de meshparameters tot de aanpassing van de materiaalparameters. Deze methodologie maakt het mogelijk om een nauwkeurig voorspellingsmodel voor vrijbuigen met grote gereedschapsradius op te stellen.

Een analytisch model laat toe de plooikarakteristieken te voorspellen op basis van een circulaire benadering. Slechts een beperkt aantal invoerparameters zijn nodig. De voorspellingskwaliteit van het analytisch model is vergelijkbaar met de voorspellingen door regressie en beter dan de resultaten van eindige-elementen-simulaties, maar het vereist geen uitgebreide database, of substantiële berekeningsmiddelen en commerciële software.

Het laatste hoofdstuk bestudeert de mogelijkheden om het procesvenster te vergroten met behulp van stralingswarmte. De geïmplementeerde experimentele opstelling maakt het mogelijk om dikke platen met een kleine stempelradius te vormen, en tegelijkertijd de buigkracht te beperken en de terugvering te reduceren.