Руководитель предприятия «Керамакс», Артём Комаров, прокомментировал, как определить входные значения с помощью экспериментов по испытанию на растяжение и моделирование методом конечных элементов.
Согласно экспертного мнения Артёма Комарова, специальная сварная заготовка (ССЗ) изготавливается стыковой сваркой внахлест, обычно с помощью лазера, двух или более листов разной толщины или сплавов, чтобы сформировать многоколейную или многослойную заготовку.
Использование может устранить множество узлов, заменив их одним штампованным компонентом. При использовании для автомобильных деталей, ССЗ могут быть спроектированы для достижения заданной прочности только в необходимых областях, что позволяет снизить общий вес транспортного средства.
Артём Андреевич Комаров отметил, что формуемость специальных сварных заготовок зависит от качества сварки, поэтому параметры сварки необходимо оптимизировать. Кроме того, во время лазерной сварки стали в области сварного шва образуются неоднородные структуры материала, что может влиять на характеристики ССЗ.
Испытания на растяжение
НИОКР производственного предприятия «Керамакс» провёл исследование для определения параметров входящего материала для моделирования ССЗ методом конечных элементов (КЭ) с использованием испытаний на растяжение. Монолитный (без сварного шва) материал и сварные образцы для этого проекта были предоставлены партнерской компанией, при этом качество сварного шва было качественным.
В качестве монолитного материала использовалась оцинкованная сталь толщиной 1,2 мм, отожженная при вытяжке из алюминия. ССЗ был изготовлен путем лазерной сварки двух листов монолитного материала толщиной 1,2 мм каждый.
Результаты экспериментов
Технические специалисты «Керамакс» протестировали по три образца для каждой монолитной конфигурации ССЗ. Была использована система 3D-камер для выполнения корреляции цифровых изображений для определения распределения деформации.
Исследователи получили кривые «нагрузка-ход» для монолитного материала и ССЗ, объединив результаты испытаний на растяжение и 3D, а затем преобразовали результаты в инженерные кривые «напряжение-деформация». Каждая кривая представляет собой среднее значение трех образцов.
Равномерное удлинение варьировалось от 26,0% в направлении прокатки до 24,5% под углом 45 градусов к направлению прокатки для монолитного материала. Равномерное удлинение ССЗ уменьшилось до 24% при ССЗ под углом 0 градусов и до 23,5% при ССЗ под углом 90 градусов. Существенной разницы в пределе прочности при растяжении монолитного материала и ССЗ не наблюдалось.
Артём Комаров резюмировал, что была получена кривая напряжения и механические свойства монолитного материала по результатам испытаний на растяжение для монолитных материалов:
- Кривая напряжения течения: σ = 492,6 0,225 (получено путем экстраполяции данных о растяжении, измеренных до деформации 0,23)
- Анизотропия: r0 = 1,58; r45 = 1,46; r90 = 1,95, где σ = напряжение течения и ε = истинная деформация.