Formabilité - Formability

La formabilité est la capacité d'une pièce métallique donnée à subir une déformation plastique sans être endommagée. La capacité de déformation plastique des matériaux métalliques , cependant, est limitée dans une certaine mesure, à quel point le matériau pourrait subir une déchirure ou une fracture (rupture).

Les processus affectés par la formabilité d'un matériau comprennent: le laminage , l' extrusion , le forgeage , le profilage , l' estampage et l' hydroformage .

Déformation de fracture

Un paramètre général qui indique la formabilité et la ductilité d'un matériau est la déformation à la rupture qui est déterminée par un essai de traction uniaxial (voir également la ténacité à la rupture ). La déformation identifiée par ce test est définie par l'allongement par rapport à une longueur de référence. Par exemple, une longueur de 80 mm (3,1 pouces) est utilisée pour l'essai uniaxial normalisé des éprouvettes plates, conformément à la norme EN 10002 . Il est important de noter que la déformation est homogène jusqu'à un allongement uniforme. La souche se localise par la suite jusqu'à ce qu'une fracture se produise. La déformation de rupture n'est pas une déformation technique puisque la distribution de la déformation est inhomogène dans la longueur de référence. La déformation de fracture est néanmoins un indicateur approximatif de la formabilité d'un matériau. Les valeurs typiques de la déformation à la rupture sont: 7% pour les matériaux à très haute résistance et plus de 50% pour les aciers à résistance douce.

Limites de formage pour le formage de feuilles

Un mode de défaillance principal est causé par la déchirure du matériau. Ceci est typique pour les applications de formage de feuilles. Un cou peut apparaître à un certain stade de formation. Ceci est une indication de déformation plastique localisée . Alors qu'une déformation plus ou moins homogène a lieu dans et autour de l'emplacement suivant du col au stade de déformation stable précoce, presque toute la déformation est concentrée dans la zone du col pendant la phase de déformation quasi-stable et instable. Cela conduit à une défaillance matérielle se manifestant par des déchirures. Les courbes de limite de formage représentent la déformation extrême, mais toujours possible, qu'un matériau en feuille peut subir à n'importe quelle étape du processus d'estampage. Ces limites dépendent du mode de déformation et du rapport des déformations de surface. La déformation de surface principale a une valeur minimale lorsque la déformation de déformation plane se produit, ce qui signifie que la déformation de surface mineure correspondante est nulle. Les limites de formation sont une propriété matérielle spécifique. Les valeurs typiques de déformation plane vont de 10% pour les nuances à haute résistance et de 50% ou plus pour les matériaux à résistance modérée et ceux avec une très bonne formabilité. La formation de diagrammes de limites est souvent utilisée pour représenter graphiquement ou mathématiquement la formabilité. Il est reconnu par de nombreux auteurs que la nature de la fracture et donc les diagrammes de limite de formation sont intrinsèquement non déterministes car de grandes variations peuvent être observées même au sein d'une seule campagne expérimentale.

Tirabilité profonde

Une forme classique de formage de feuille est l'emboutissage profond , qui se fait en étirant une feuille au moyen d'un outil de poinçonnage appuyant sur la région intérieure de la feuille, tandis que le matériau latéral maintenu par un support de flan peut être tiré vers le centre. Il a été observé que les matériaux avec une aptitude à l'emboutissage profond remarquable se comportent de manière anisotrope (voir: anisotropie ). La déformation plastique dans la surface est beaucoup plus prononcée que dans l'épaisseur. Le coefficient de Lankford (r) est une propriété spécifique du matériau indiquant le rapport entre la déformation de largeur et la déformation d'épaisseur dans l'essai de traction uniaxial. Les matériaux avec une très bonne aptitude à l'emboutissage profond ont une valeur r de 2 ou moins. L'aspect positif de la formabilité par rapport à la courbe limite de formage ( diagramme des limites de formage ) est vu dans les chemins de déformation du matériau qui sont concentrés à l'extrême gauche du diagramme, où les limites de formage deviennent très grandes.

Ductilité

Un autre mode de défaillance qui peut se produire sans aucune déchirure est la fracture ductile après déformation plastique ( ductilité ). Cela peut se produire à la suite d'une déformation par flexion ou par cisaillement (dans le plan ou à travers l'épaisseur). Le mécanisme d'échec peut être dû à la nucléation et à l'expansion des vides au niveau microscopique. Des microfissures et des macro - fissures subséquentes peuvent apparaître lorsque la déformation du matériau entre les vides a dépassé la limite. Des recherches approfondies se sont concentrées ces dernières années sur la compréhension et la modélisation de la fracture ductile . L'approche a consisté à identifier les limites de formation ductile à l' aide de divers essais à petite échelle qui montrent différents rapports de déformation ou triaxialités de contraintes. Une mesure efficace de ce type de limite de formage est le rayon minimum dans les applications de profilage (la moitié de l'épaisseur de la feuille pour les matériaux avec une bonne et trois fois l'épaisseur de la feuille pour les matériaux avec une faible formabilité).

Utilisation des paramètres de formabilité

La connaissance de la formabilité du matériau est très importante pour la mise en page et la conception de tout processus de formage industriel. Les simulations utilisant la méthode des éléments finis et l'utilisation de critères de formabilité tels que la courbe limite de formage ( diagramme des limites de formage ) améliorent et, dans certains cas, sont indispensables à certains processus de conception d'outils (voir aussi: Simulation de formage de tôle et Analyse de formage de tôle ).

IDDRG

L'un des principaux objectifs de l'International Deep Drawing Research Group ( IDDRG , à partir de 1957) est la recherche, l'échange et la diffusion de connaissances et d'expériences sur la formabilité des matériaux en feuille.

Les références

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