Autóipari lemezanyagok vizsgálata A bemutatót készítette és előadja: Juhász Krisztina AGY, Cegléd 2012. június 6-7-8.

Bevezetés A TÁMOP 4.2.1./B-09/1/KONV-2010-0003 sz. pályázat keretében autóipari beszállítóktól kapott több, mint 30 féle különböző minőségű, vastagságú és kohászati adagszámú lemezeken végeztünk vizsgálatokat. Jellemzően az anyagok duál-fázisú, illetve mélyhúzható lemezek voltak. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Vizsgálataink Kémiai összetétel vizsgálata Erichsen féle mélyíthetőségi próba Szilárdsági, alakíthatósági jellemzők meghatározása 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Kémiai összetétel vizsgálat A kémiai összetételt a lemezeken FOUNDRY MASTER PRO spektrométerrel vizsgáltuk. A mintákban a széntartalom általában 0,1% alatti, kivétel két minta, amelyekben ezt az értéket 3-4 századdal meghaladja. A mangán egy fontos ötvözője a duálfázisú acéloknak, elsősorban a szakítószilárdságot növeli. Értéke öt mintában is meghaladja a 2%-ot, ami több mint a Voestalpine Stahl GmbH gyártó előírása egy DP 600 minőségű acélra, amely a mangántartalomra max. 1,4%-ot enged meg. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Egyes minták nagyobb nitrogéntartalommal rendelkeznek, melynek egy része nincs lekötve nitridképző elemekkel (pl.: Al), így előidézhetik az öregedést, korlátozva a lemezek időbeli felhasználhatóságát. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Erichsen vizsgálat A vizsgálatok során meghatároztuk a lemezek Erichsen-féle mélyítési számát (IE), amelyet 5 mérés átlagaként határoztunk meg. Ezen számértékek a lemezek alakíthatóságáról adnak felvilágosítást. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Erichsen 142/40 típusú anyagvizsgáló gép és a mérés nyomonkövetése 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Előírt mélyítési számok Lemez- vastagság [mm] Sajtol- ható Mélyhúz-ható 1,2 10,3 10,7 1,4 10,8 11,1 1,6 11,2 11,5 Az egyes lemezfajták és lemezvastagsá-gok függvényében előírt alakíthatósági számok: 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

A méréseket az első repedés megjelenéséig végeztük. De az eredmények csak viszonyítási alapot adtak a lemezek felhasználására, hiszen a gyártó cégek az alakíthatóságot csak 3 vagy esetleg 6 hónapra szavatolják! A méréseket az első repedés megjelenéséig végeztük. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

A duál-fázisú acélok esetén (DP 780) a repedés számottevő kontrakció nélkül a mélyítés tetején egyenes, vagy elágazó formában jelent meg. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

A mélyhúzható acélok esetén (DX53DZF100) a repedés jelentős kontrakció után körkörösen jelent meg. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

A lemezvastagság változása 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Mérési eredmények A vizsgálatok során elemeztük a lemezek vastagsága és az alakíthatósága közti összefüggést. 1,2 mm, 1,4 mm és 1,6 mm vastag lemezeket párhuzamba állítva az alábbiakat tapasztaltuk: 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

1,2 mm vastagságú lemezek Anyagminőségek - Sajtolásra előírt érték   1 – DP 450 2 – DP 600 3 – DP 600 4 – DX53D ZF100 5 – FEPO 4 6 – H340LAD ZF100 1 2 3 4 5 6 S1 S3 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 IE értékek Anyagminőségek Lemezvastagság 1,2mm 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

1,4 mm vastagságú lemezek Anyagminőségek - Sajtolásra előírt érték   1 – DC 04 2 – DP 450 3 – DP 600 ZF100 4 – DP 780 5 – DP 780 6 – DX53D ZF100 7 – H340 LAD ZF100 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

1,6 mm vastagságú lemezek Anyagminőségek - Sajtolásra előírt érték 1 – DC 04 2 – DP 440 3 – DP 600   4 – DP 600 ZF100 5 – DP 780 6 – DP 780 HHE 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Szilárdsági, képlékenységi vizsgálatok Az eredményeinket alapvetően szakítóvizsgálatból származtattuk. A szakítóvizsgálatokat INSTRON 4482 típusú univerzális anyagvizsgáló berendezésen végeztük, a kétirányú alakváltozásokat videó extenzométerrel mértük. Az így felvett szakítódiagramból megszerkesztettük a mérnöki feszültség – fajlagos nyúlás ( - ) diagramokat. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

A videó extenzométerrel a lemez hossz és keresztirányban mért méretváltozásaikból a térfogat állandóság alapján meghatároztuk a lemezek vastagságirányú méretváltozásait. A három irányban kapott méretváltozásokból kaptuk meg az összehasonlító alakváltozást (ö). Az egyenletes nyúlás szakaszában ható valódi feszültség értékét vettük az alakítási szilárdságnak (kf). Ezek segítségével elkészítettük az alakítási szilárdság – összehasonlító alakváltozás diagramot, a folyásgörbét. A mérési pontokra Nádai féle hatványfüggvényt illesztettük, melynek kiváló illeszkedését az R2=0,986-nál jobb regressziós együtthatók bizonyítják. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

A hengerlés különböző irányaiban számított normál irányú anizotrópiákból meghatároztuk az átlagos normál irányú anizotrópia értékét, amely a lemezanyag alakíthatóságának megítélése szempontjából fontos. A lemezanyagok fontos jellemzője a felkeményedés, amelyet a folyásgörbe meredeksége mutat meg. Az un. keményedési kitevő a Nádai féle folyásgörbe függvény hatványkitevője (n). A fenti értékeket felhasználtuk a lemezek alakíthatóságának megítélésére, melyhez segítséget nyújt a Lillet által alkotott diagram [3], amely az átlagos normális irányú anizotrópia és a keményedési kitevők együttes figyelembevételével határozza meg az adott lemez alakíthatóságát. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

P11 jelű minta (DX53DZF100, Lv=1,0mm) X jelű Az alakíthatósági mérőszámai alapján a bonyolultabb alakok mélyhúzására is alkalmas acélok csoportjába esik. Mélyítési száma meghaladta a sajtolásra, illetve a mélyhúzhatóságra előírt értékeket. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

T9 jelű minta (DP 780, Lv=1,4mm) + jelű A mélyítési szám nem érte el a sajtolhatóságra előírt értékeket sem. Ez a minta az alakíthatóságra jellemző Lillet diagramban a kevésbé mélyhúzható tartományba esik. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Összefoglalás Szavatossági időn túl felhasznált lemez→→→→→ Megjegyzés: a lemez nitrogéntartalma 0,0236% volt. 2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Összefoglalás Az elvégzett vizsgálataink alapján megállapíthatjuk hogy az Erichsen féle mélyítési számok összhangba hozhatók a Lillet diagram osztályba sorolásaival. Méréseink alapján a autóiparban felhasznált vizsgált lemezek 70 – 80%-ban teljesítik a sajtolásra vagy mélyhúzásra előírt mélyítési számot, 20 – 30%-ban legtöbbször a szavatossági időn túli felhasználásból adódóan csökkenhetett az alakíthatóság. Az autóipari beszállítóknak nagyobb figyelmet kell fordítani a megrendelt lemezek szavatossági időn belüli felhasználására.  2012.06.08. AGY 6. Cegléd 2012.

Köszönöm a figyelmüket! Juhász Krisztina juhasz.krisztina@gamf.kefo.hu 6000, Kecskemét Izsáki út 10. + 36 76 516 372