7. Anyagvizsgálat a Gyakorlatban Szakmai Szeminárium Kecskemét, 2014. június (18)-19-20.
Nagyszilárdságú lemezanyagok alakíthatósági vizsgálatai TISZA Miklós, KOVÁCS Péter Zoltán, GÁL Gaszton, KISS Antal, LUKÁCS Zsolt Miskolci Egyetem, Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet, Mechanikai Technológiai Intézeti Tanszék,
Bevezetés TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV projekt ”Járműipari anyagfejlesztések: célzott alapkutatás az alakíthatóság, a hőkezelés és a hegesztés témaköreiben” Lágyacél HSLA acél AHSS acél U-AHSS acél HPF acél
Becsült tömegcsökkenés
Tömeg
Referencia
Lágyacél
Különféle nagyszilárdságú acélokból gyártott autó szerkezeti elemek 2014.06.19-20.
HSLA
DP-600
TRIP-800 DP-800
HPF acél
Aluminium
Különböző anyagminőségek tömegcsökkentési potenciálja 2/18
Vizsgálati anyagminőségek •
Acéllemezek – – – –
•
DC 01 DC 04 DC 05 DD 14
Al és ötvözetei – Al 1050
•
Cu és ötvözetei – SF-Cu
•
Nagyszilárdságú acélok – DP acélok • • •
DP 600 DP 800 DP 1000
– AHSS acélok • •
•
TRIP acélok TWIP acélok
Melegalakításra kifejlesztett acélok – 22MnB5
2014.06.19-20.
3/18
Lemezanyagok alakíthatósága
A lemezanyagok alakíthatósági vizsgálatai alapvetően három csoportba sorolhatók: 1. egyszerű lemez szakítóvizsgálattal meghatározható jellemzők lemez alapanyagok alakíthatóságának megítélésére; – Komplex származtatott eredmény a Lillet-féle diagram 2. a technológiai folyamatokat minél pontosabban modellező, ún. technológiai alakíthatósági vizsgálatok; – Nyújthatósági technológiai vizsgálat – az Erichsen mélyítő vizsgálat – Mélyhúzhatósági technológiai vizsgálatok – a csészehúzó vizsgálat 3. az alakítási határdiagramokra alapozott, általánosabb érvényű alakíthatósági vizsgálatok.
2014.06.19-20.
4/18
Kémiai összetétel Anyagminőség
C%
Si%
Mn%
DP600
0,118
0,217
0,785
DP800
0,120
0,198
1,430
DP1000
0,142
0,472
1,470
1,6
• A többi fel nem tüntetett szennyező és ötvöző elem mennyisége elhanyagolható
Százalék arány
• A karbontartalom a szilárdsági osztállyal arányosan nő
1,4 1,2 1 0,8
DP600
0,6
DP800
0,4
DP1000
0,2 0 C%
2014.06.19-20.
Si% Főbb ötvözők
Mn%
5/18
Szakítóvizsgálatok eredményei
Nagy szakító próbák, L0 = 80 mm adatai: Rp0,2, Rm, A80, Z
Anyagjel
t, mm
HI
Rp0,2, Mpa
Rm, MPa
n
r
DP 600
1
0°
448,1
668,8
18,7
69
0,144
0,708
DP 600
1
45°
450,6
678,7
19,7
70,5
0,138
0,733
DP 600
1
90°
454,2
691,1
18,1
57,5
0,139
0,978
DP 800
1
0°
598,9
873,1
13,7
53,7
0,103
0,694
DP 800
1
45°
603,6
858,8
12,7
58,5
0,104
0,81
DP 800
1
90°
593,4
871,6
11,5
51,7
0,099
0,719
DP 1000
1
0°
720,7
1046,9
11,3
50
0,094
0,716
DP 1000
1
45°
730,7
1050,1
11,3
52,8
0,095
0,773
DP 1000
1
90°
745,9
1054,5
9,9
50,3
0,102
0,668
2014.06.19-20.
A80, % Z, %
A kis szakító próbák, L0 = 50 mm-es szakítási adataiból: n-r
6/18
Szilárdsági jellemzők DP1000
1200
DP800
1000 Folyáshatár, szakítószilárdság [Mpa]
1046,9
873,1
DP600
800 668,8
678,7
858,8
720,7 598,9
603,6
1054,5
871,6
691,1
600
1050,1
730,7
745,9
593,4 Rp0,2, Mpa
448,1
450,6
454,2
0°
45°
90°
Rm, MPa
400
200
0 0°
45°
90°
0°
45°
90°
DP 600, DP 800, DP1000 lemezminőség
2014.06.19-20.
7/18
Alakíthatósági jellemzők DP600
80
Egyenletes és szakadási nyúlás [%]
70
69
70,5
DP800 DP1000
58,5
57,5
60
53,7
51,7
50
50
52,8
50,3
40
A80, % Z, %
30 20
18,7
19,7
18,1 13,7
12,7
11,5
11,3
11,3
10
9,9
0 0°
2014.06.19-20.
45°
90°
0° 45° 90° DP 600, DP 800, DP1000 lemezminőség
0°
45°
90°
8/18
Rp0,2 min
800 600 400 200 0
SSAB Tata Steel Arcelor Mittal DP600
DP800
DP1000
Rp0,2 max [MPa]
Rp0,2 min [MPa]
A szakítóvizsgálatok eredményeinek összevetése a beszállítói előírásokkal
SSAB Tata Steel Arcelor Mittal Thyssen DP600
DP800
DP1000
A80, szakadási nyúlás [%]
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
DP800 DP1000 Anyagminőségek
Rm max SSAB Tata Steel Arcelor Mittal Thyssen
DP600
Anyagminőségek 25
Rm max [MPa]
Rm min [MPa]
Rm min
SSAB Tata Steel Arcelor Mittal Thyssen DP600
Thyssen
Anyagminőségek
1200 1000 800 600 400 200 0
Rp0,2 max
1000 800 600 400 200 0
DP800
DP1000
Anyagminőségek
Alapanyaggyártói A80 értékek
20 15
SSAB
10
Tata Steel
2014.06.19-20.
Arcelor Mittal
5
Thyssen
0 DP600
DP800
DP1000
9/18
Lillet-féle diagram
DP600 n-r
DP800 n-r
DP1000 n-r
0,3
0,3
0,3
0,25
0,25
0,25
0,2
0
0,15
45°
0,1
90°
0,2
0
0,15
45°
0,1
90°
0,05
0,05 0,0
0,5
1,0
1,5
2014.06.19-20.
2,0
2,5
0
0,15
45°
0,1
90°
0,05
0
0
0,2
0 0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
10/18
Az alakítási határdiagram (FLD)
kéttengelyű nyújtás ε1,ε2>0
egyik irányban nyúlás, ε1>0 másik irányban zömülés, ε2<0 ε1>0 ε2=-0.5ε1<0
ε1>0 ε2=0 c
d
szakadás határgörbéje
ε1
ε1>0 ε2>0 b
szakadás tartománya
a
helyi kontrakció határgörbéje
ε1>=-0.5ε2>0 ε2<0
ε1=0 ε2<0
ε1=ε2
c
ala kít tar ható tom ság i án y
ráncosodás f
2014.06.19-20.
h e l yi
a kci ó kontr
sá vj a
fizikailag lehetetlen zóna
ε2
11/18
Az alakítási határdiagram (FLD) kísérleti meghatározása
2014.06.19-20.
12/18
Különböző paraméterek hatása az FLC-re • • • • •
A próbatest alakjának hatása A hengerlési irány hatása Az öregedési hajlam hatása A súrlódás hatása A lemezvastagság hatása
DC05 lemez alakítási határdiagramja, t = 1 mm
2014.06.19-20.
Alumínium lemez alakítási határdiagramja, t = 0,27 mm
13/18
Csillag próbatest kialakítás alakváltozási útvonalak többszörös meghatározására Anyagminőség: DC05, lemezvastagság: 1 mm, rádiusz: 5 mm, hídszélesség: ~10 mm HI
2.
1.
HI 2.
1.
1.
3.
Anyagminőség: DC05, HI: Hengerlési irány, r0=1.625, r45=1.35, r90=2.05 HI
HI
2.
HI
2. 5.
1.
1. 4.
4. 3.
2014.06.19-20.
HI
3.
14/18
Meghatározott alakítási határdiagramok
ε11
ε11
0,9
0,9
0,8
0,8
0,7
0,7
0,6
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
mérési pontok mérési pontok mérési pontok mérési pontok
0,1 0 -0,3
-0,2
-0,1
2014.06.19-20.
0,2
FLC DP600 (1mm) FLC DP800 (1mm) FLC DP1000 (1mm) FLC DP1000 bevonatos 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,1
ε2
0,5
mérési pontok mérési pontok mérési pontok mérési pontok mérési pontok
FLC DC01 (1mm) FLC DC04 (1mm) FLC DC05 (1mm) FLC DD14 (1.8mm) FLC AlMg3 (6mm)
0 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
15/18
ε0,52
Eredmények felhasználása
„Klincs” kötés
Hidroform alakítás
Inkrementális alakítás
2014.06.19-20.
16/18
Hőmérséklet (oC)
Hőmérséklet (oC)
A klasszikus 22MnB5 (EN-10083-3) HPF-acél jellemző összetétele és ideális hűlési görbéje
Hűtési idő (s)
2014.06.19-20.
Martensit start hőmérséklet
Hűtési idő (s)
17/18
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!
Köszönetnyilvánítás Az előadásban ismertetett kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-20100001 projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029 jelű projekt részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. 2014.06.19-20.
18/18
