快速評估技術

扣件成形快速評估系統, 許進忠教授, 鍛造輥軋工程研究中心.

[ 摘要 ] 本計畫選定市售六角凸緣螺帽產品，進行免調質鋼材料之試做開發。依據免調質鋼材料之塑流應力曲線，並對照低碳硼鋼(10B21)材料進行模具工法DEFORM比較分析。已完成各道次製程設計、成形分析、模具應力分析、模具設計，以及累積分析之能力。模具發包並加工完成後，先以低碳鋼1008進行M8螺帽鍛打成功後，再進行免調質鋼與低碳硼鋼(10B21)之鍛打比較，使用削皮線材(∅20→∅12)，也皆呈現鍛打成功。

[ 摘要 ] 以中鋼所提供之四種不同用途之鋼材，透過萬能試驗機進行材料壓縮試驗，以建立基本材料模型之塑流應力曲線、延性臨界破壞值等機械性質，並將其建立於 CAE 軟體(DEFORM)之材料庫中，提供未來作 CAE 模擬分析之使用，且建立了Atsuo延性破壞模式應用於扣件成形的延性破壞模型。利用圓柱壓縮試驗及DEFORM模擬圓柱壓縮的分析，修正圓柱壓縮試驗所量得之負荷，而得到比傳統作法較精準的材料塑流應力曲線，並可較精準的預估圓柱壓縮試驗中模具與試件接觸面之剪力摩擦因子。由圓柱壓縮試驗來確定材料發生表面破裂之壓縮行程，再利用DEFORM模擬圓柱壓縮的分析來取得該材料之延性臨界破壞值，並將該材料之延性臨界破壞值整合至DEFORM之材料庫中。圓柱壓縮試驗與分析所得之壓縮負荷，在11個不同壓縮行程中比對壓縮負荷，四種不同冷鍛鋼材的誤差，平均值皆下於1%，而最大誤差則小於2%。並建立Atsuo延性破壞模式從二維前方擠伸軸對稱加以延伸至三維循環對稱，並加以應用於六角凸緣螺帽與內六角凸緣螺栓之分析，其結果皆符合實際經驗。

[ 摘要 ] 本計畫利用厚壁圓環理論，以模具承受最大壓力為目標，建立應力環干涉量設計準則，設計干涉量試算表以快速決定應力環之干涉面直徑與干涉量，並以有限元素分析軟體進行模具應力分析，比較理論與模擬結果。同時，本子計畫針對一個微型螺絲鍛品為研究載具，提出四模四沖冷鍛製程之成形工法，以有限元素軟體模擬成形過程，預測胚料充填應變應力分布等，以評估所提之成形工法，並採用本子計畫提出的應力環設計干涉量準則進行模具設計，以分析模具應力、模具破裂與磨耗預測，並建立模具應力分析標準流程。無應力環、單層應力環及雙層應力環之三種模具設計方式之模擬分析顯示，使用應力環對模具產生預壓效果，雖對於模具之徑向應力無明顯影響，但可以大幅降低模具之切線應力，避免因超越其張應力極限所發生之破壞。