材料失效是钣金成形工艺设计中最常见的问题,因此必须要改进工艺。 通过仿真可以非常准确地预测材料失效,以及通过视觉呈现失效产生的原因,帮助我们改善工艺。 失效有4种类型:
由于过度变薄而产生断裂
边缘开裂
折弯失败
剪切断裂
断裂:断裂是由钣金的强烈拉伸引起的。 起初钣金强烈变薄,在进一步的拉伸载荷下发生局部颈缩,金属最终失效。 断裂是钣金成型过程中最常见的故障类型。 它们通常出现在冲头R角附近的拉伸产品上。 为避免断裂,必须改善产品中的材料流动,例如:
加大冲头R角
减少压料板的力
通过增加润滑减少摩擦
边缘开裂:在钣金切割时,金属板的边缘会受损,因此比其他区域更容易出现材料故障。 可成形性尤其会因剪切切割而降低,也会因激光切割而降低。 通常的解决方案是:
减少沿边缘的延长率
避免尖锐的凹面半径
折弯失败:折弯的钣金在外侧受到拉伸,内侧受到压缩。 折弯失败发生在外部相并向内拓展。 在折弯失效的初始阶段,钣金会变粗糙并形成表面损伤,即所谓的橙皮。 折弯失败仅在实体仿真中可以被检测出来,因为需要有沿板材厚度的实体仿真的良好分辨率。
剪切断裂:
如果钣金的一部分在一个方向受到强烈压缩,但在另一个方向被拉伸,就会产生剪切断裂。实际上,剪切断裂只发生在高强度钢上,一个典型的例子就是方形杯的拉伸过程中的进料失败。由于需要Stampack实体仿真中的3D损伤准则,即所谓的三轴失效准则来检测剪切断裂,因此剪切断裂只能在实体中显示出来,而无法在片体仿真中显示出来。