Courbe limite de formage (CLF)

La courbe limite de formage (CLF) décrit la formabilité maximale des matériaux de tôlerie, tels que l'aluminium ou l'acier. La CLF est principalement utilisée dans l'automobile comme paramètre de matériau pour les applications de formage des tôles. Il s'agit d'un paramètre important pour les simulations numériques de formage réalisées, par exemple, avec AutoForm, PAM-STAMP ou LS-DYNA.

Le test Nakajima est la méthode la plus courante pour déterminer les courbes limites de formage. Au cours d'une série de tests Nakajima, plusieurs spécimens de tôle de différentes largeurs sont formées dans une presse hydraulique ou une machine de formage des tôles jusqu'à ce qu'elles se rompent. La machine test ou la presse est équipée d'un poinçon hémisphérique de 100 mm de diamètre, tel que décrit dans la norme ISO 12004.

La variation de la largeur du spécimen est importante pour simuler les états de déformation du matériau, allant de la déformation uniaxiale à biaxiale. Une série de tests typiques de Nakajima comprend entre cinq et sept géométries différentes et trois répétitions ou plus de chacune des ces géométries.

Comme décrit dans la norme ISO 12004, il est crucial d'effectuer un échantillonnage à haute résolution des valeurs de déformation de surface afin de déterminer les déformations locales directement avant la rupture du spécimen. Seul un système de mesure sans contact, tel que le système ARAMIS, est apte à évaluer les tests de Nakajima et à produire des courbes limites de formage précises.

Dans l'automobile, la qualité de la tôle entrante a une influence significative sur la production de pièces d'estampage. Des paramètres de matériaux incorrects et des variations d'épaisseur dans les bobines de tôle entraînent des flux de matériaux imprévus lors de l'emboutissage profond et donc le risque de produire des pièces divisées dans les ateliers de presse. Pour éviter cela, la courbe limite de formage est généralement déterminée à l'aide du système ARAMIS en contrôlant les matériaux entrants. L'outil d'analyse sans contact du formage ARGUS, associé à l'essai transversal, constitue un autre outil utile pour garantir la qualité des matériaux entrants. L'essai d'emboutissage croisé produit une pièce emboutie qui présente des niveaux élevés de déformation uniaxiale et biaxiale et répond à la question de savoir si le matériau peut supporter les niveaux de formage requis.

En principe, effectuer une simulation numérique du formage consiste l'étape initiale du développement de pièces de tôlerie formées. Cette simulation permet de prédire si le processus de formage produira des pièces correctes en termes de géométrie et de flux de matériaux. Le flux de matériaux est un facteur crucial. Trop important, il entraîne la rupture des pièces lors du processus d'emboutissage profond. Les simulations numériques de formage reposent sur de nombreuses hypothèses qui peuvent ne pas être correctes, telles que la géométrie simulée de l'outil, l'épaisseur constante du matériau et les paramètres. Grâce à l'outil d'analyse du formage sans contact ARGUS, la validation et l'optimisation de ces calculs théoriques se font en mesurant les pièces prototypes et en comparant les résultats de la simulation avec les mesures réelles directement dans le logiciel intégré. ARGUS prend en charge les logiciels de simulation suivants : LS-DYNA, AutoForm, PAM-STAMP, etc.

Les limites de formage d'un matériau peuvent être dépassées au cours du processus d'estampage sans que cela soit immédiatement visible à l'œil nu. Le système d'analyse du formage ARGUS vérifie les zones du matériau qui ont été gravement affaiblies, par exemple en raison d'une réduction extrême de l'épaisseur du matériau en question. Les valeurs de déformation et la réduction de l'épaisseur sont affichées sous forme de graphiques et validées par rapport à la courbe limite de formage du matériau sélectionné. Le diagramme des limites de formage révèle les zones où les paramètres d'estampage, tels que la lubrification, la force du porte-outil, le positionnement de l'ébauche, doivent être ajustés ou les zones de l'outil qui doivent être retraitées. Le système ARGUS permet de détecter les défauts des matériaux qui apparaissent au cours du processus de formage, tout en optimisant l'essai des outils.