Curva limite di formabilità (FLC)

La curva limite di formabilità (FLC) descrive la massima formabilità dei materiali in lamiera, come l’alluminio o l’acciaio. L’FLC è utilizzata soprattutto nel settore automotive come parametro del materiale per le applicazioni di stampaggio lamiera. Serve come importante parametro di input per le simulazioni numeriche di formatura effettuate, ad esempio, con AutoForm, PAM-STAMP o LS-DYNA.

Il test Nakajima è il metodo più comune per determinare le curve limite di formabilità. Durante una serie di test Nakajima, più campioni di lamiera di larghezza variabile vengono formati in una pressa idraulica o in una macchina per lo stampaggio lamiera fino alla rottura. La macchina o la pressa di prova è dotata di un punzone emisferico di 100 mm di diametro, come descritto nella norma ISO 12004.

La variazione della larghezza del campione è importante per simulare gli stati di deformazione del materiale da monoassiale a biassiale. Una tipica serie di test Nakajima comprende da cinque a sette geometrie diverse e tre o più ripetizioni di ciascuna geometria.

Come descritto nella norma ISO 12004, un campionamento ad alta risoluzione dei valori di deformazione superficiale è importante per determinare le deformazioni locali direttamente prima della rottura del campione. Solo un sistema di misura ottica, come il sistema ARAMIS, è adatto ad analizzare i test Nakajima e a produrre curve limite di formabilità accurate.

Nel settore automotive, la qualità del materiale di lamiera in entrata ha un’influenza significativa sulla produzione di pezzi stampati. Parametri errati del materiale e variazioni di spessore nelle bobine di lamiera portano a un flusso di materiale imprevisto durante l’imbutitura profonda. Ciò comporta il rischio di produrre componenti con difetti nelle officine di stampa. Per evitare ciò, la curva limite di formabilità viene solitamente determinata con il sistema ARAMIS Controller durante il controllo del materiale in ingresso. Un altro strumento utile per garantire la qualità del materiale in entrata è, ad esempio, lo strumento di analisi ottica della formatura ARGUS insieme al test di stampaggio incrociato. Il test incrociato produce un componente imbutito che mostra alti livelli di deformazione uniassiale e biassiale e verifica se il materiale può sopportare i livelli di formatura richiesti.

Lo stadio iniziale dello sviluppo di parti in lamiera stampata consiste solitamente nell’eseguire una simulazione numerica della formatura. Questa simulazione prevede se il processo di formatura produrrà pezzi corretti in termini di geometria e flusso di materiale. Il flusso di materiali è un fattore molto importante. Un flusso eccessivo di materiale provoca la rottura dei pezzi durante il processo di imbutitura profonda. Le simulazioni numeriche di formatura utilizzano molte ipotesi che potrebbero non essere corrette, come la geometria simulata dell’utensile, lo spessore costante del materiale e i parametri. Con lo strumento di analisi ottica della formatura ARGUS, la convalida e l’ottimizzazione di questi calcoli teorici vengono effettuate misurando i componenti prototipo e confrontando i risultati della simulazione con le misure reali direttamente nel software integrato. ARGUS supporta i seguenti pacchetti software di simulazione: LS-DYNA, AutoForm, PAM-STAMP e così via.

I limiti di formatura di un materiale possono essere superati durante il processo di stampaggio senza che ciò sia immediatamente visibile a occhio nudo. Il sistema di analisi della formatura ARGUS controlla le aree del materiale che si sono indebolite in modo critico, ad esempio a causa di un’estrema riduzione dello spessore del materiale. I valori di deformazione e la riduzione dello spessore vengono visualizzati in forma grafica e convalidati in relazione alla curva limite di formatura del materiale selezionato. Il diagramma dei limiti di formatura rivela le aree in cui è necessario regolare i parametri di stampaggio, come la lubrificazione, la forza di appoggio e il posizionamento del componente grezzo, o le aree dello stampo che devono essere rielaborate. Il sistema ARGUS aiuta a rilevare i difetti del materiale che si presentano durante il processo di formatura. Allo stesso tempo, il sistema supporta l’ottimizzazione del collaudo delle attrezzature.