Etude du processus étirage-pliage des tôles à revêtement métallique et plastique
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
Stamped or bent mechanical parts always present anomalies on the surface condition (orange peel skin) and on the dimensional precision, caused by springback. Springback is complicated, and it is hard to simulate it precisely because it is related to many factors such as tooling geometry, material properties, friction, and boundary conditions. The steel samples are coated with a thin layer of several metals (zinc, tin, nickel and chromium). This investigation takes into account the influence of various parameters such as the coating thickness, its roughness, the punch depth, the blank holding force (BHF), and the change in the material’s yield strength. In this context, the springback of V and U stretch bended samples with uncoated and coated steel is experimentally and numerically investigated. The metal studied is a non-alloy steel, used especially for the manufacture of household appliances at the SONARIC Company. The steel samples are coated with different metallic and plastic coatings to highlight the effect of the coating on the quality of forming and springback. Metallic coatings are made by electroplating of a thin layer of several metals (zinc, tin, nickel and chromium). Regarding the plastic coating, a self-adhesive plastic film is placed on the surfaces of the tools (die and side clamp) in contact with the sample to be bent, and on both sides of the sample. C5 sheets are carburized at 900° for 3 hours (without quenching). Pre-lacquered and carburized steel sheets are all tested in stretch-bending to assess the effect of paints on springback. This investigation takes into account the influence of various parameters such as the coating thickness, its roughness, the punch depth, the blank holding force (BHF), and the change in the material’s yield strength and Young's modulus. A self-developed two-dimensional elasto-plastic finite element code was developed using Abaqus/standard. In this work, we also show that the springback angle is smaller for uncoated sheet, higher BHF, higher surface roughness, lower coating thickness, lower stretching height, lower yield strength and higher Young’s modulus. A first comparative study was carried out, showing the influence of each types of coating (metallic, plastic) on springback. On the other hand, the numerical results were compared with those obtained by experimentation.
Description
Les pièces mécaniques embouties ou pliées présentent toujours des anomalies sur l’état de surface (peau d’orange) et sur le manque d’une précision dimensionnelle, causé par le retour élastique. Le retour élastique est si compliqué qu'il est difficile à simuler avec précision car il est lié à de nombreux facteurs tels que la géométrie de l'outillage, les propriétés des matériaux, le frottement et les conditions de chargement. Dans ce contexte, le retour élastique de l’essai d’étirage-pliage en V et en U est étudié expérimentalement et numériquement. Le métal étudié est un acier non allié, utilisé spécialement pour la fabrication des produits d’électroménager au niveau de l’entreprise SONARIC. Il a été revêtu par différents revêtements métalliques et plastiques pour mettre en évidence l’effet de ces derniers sur la qualité de formage et sur le retour élastique. Les revêtements métalliques sont effectués par l’électrodéposition d’une couche fine de plusieurs métaux (zinc, étain, nickel et chrome). Concernant le revêtement plastique, un film plastique autocollant est placé sur les surfaces des outils (matrice et serre flanc) en contact avec l’échantillon à plier, et sur les deux faces de l’échantillon à plier lui-même. Des tôles d’acier C6 sont pré laqués et d’autres en acier C5 ont subi des traitements de cémentation effectués à 900° pendant 3h (sans trempe). Elles sont toutes testées en étirage-pliage. Ceci est nécessaire pour évaluer l’effet des revêtements plastiques et la cémentation sur le retour élastique. L’étude des tôles à différents revêtements s’est focalisée principalement sur l'influence de différents paramètres tels que l'épaisseur du revêtement, sa rugosité, la profondeur d’étirage, la force de serrage du flan (Blank holding force-BHF), la limite d'élasticité et le module de Young de l’acier. Le pliage en V est aussi simulé en utilisant un code d'éléments finis élasto-plastiques 2D Abaqus/standard. Dans ce travail, nous montrons également que l'angle de retour élastique est plus petit pour les tôles non revêtues, un BHF plus élevé, une rugosité de surface plus élevée, une épaisseur de revêtement plus faible, une hauteur d'étirement plus faible une limite d'élasticité plus faible et un module de Young plus élevé. Une première étude comparative a été effectuée, en montrant l’influence de chacun des deux types de revêtements (métalliques, plastiques) sur le retour élastique. D’autre part, les résultats numériques ont été comparés par ceux obtenus par expérimentation.