Testing of Lubricants for DIC Tests to Measure the Forming Limit Diagrams of Aluminum Thin Sheet Materials
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI
Abstract
ENG: We investigated lubricants and thin teflon foils that can be applied in the formability
testing of the thin aluminum sheets used in the electronics and automotive industries. For the
tests, thirteen different industrial lubricants (oils and greases) (i.e., L1–L13) and two Teflon films
(i.e., 0.08 and 0.22 mm thick) were applied. The authors conducted an Erichsen test, and the thickness
reduction of the discs was measured first. In forming-limit curve (FLC) tests, it is crucial that the
stresses are localized in the central area of the specimen during forming and that biaxial deformation
is maintained throughout, if possible. We aimed to achieve and fulfill this task. To perform this
measurement, the GOM ARAMIS measuring system was utilized. It is an optical measuring system
based on the digital image correlation (DIC) principle, capable of measuring both stresses and
displacements in real time. A specific validation method was also developed to qualify the DIC
system. We concluded that there was a 5% difference in Erichsen indentation (IE) number diagrams
between the best (L12) and worst (L4) cases for the lubricants and oils tested, which is a significant
difference for thin plates. We found that this value could be increased and improved by using Teflon
discs. Furthermore, the localization of stress maxima, i.e., the centering of cracks in the specimen,
could be achieved by combining Teflon discs and L12 lubricant (with appropriate layer order), which
significantly aids in the recording of standard FLC diagrams. Using foils is also advantageous because
they are readily available, have no expiry date, and are of less environmental concern.
UKR: У цьому дослідженні були вивчені змащувальні матеріали та тонка тефлонова фольга, які можуть застосовуватися для формування тонких алюмінієвих листів, що використовуються в електронній та автомобільній промисловості. Для тестів було застосовано тринадцять різних промислових змащувальних матеріалів (мастил і смол) (позначені як L1-L13) і дві тефлонові плівки (товщиною 0.08 і 0ю22 мм). Автори провели тест Еріксена, спочатку вимірявши зменшення товщини дисків. У тестах на формування межі (FLC) важливо, щоб напруження були локалізовані в центральній області зразка під час щоб зберігалося біаксіальне деформування, якщо це можливо. Автори мали на меті досягти цього завдання. Для цього використовувалася вимірювальна система GOM ARAMIS. Це оптична вимірювальна система, заснована на принципі цифрової кореляції зображень (DIC), здатна вимірювати як напруження, так і переміщення в режимі реального часу. Також була розроблена специфічна методика перевірки для градуювання системи DIC. В результаті отримано висновок, що існує 5% різниця у діаграмах числа Еріксена (IE) між найкращим (L12) і найгіршим (L4) випадками серед протестованих змащувальних матеріалів і мастил, що є суттєвою різницею для тонких пластин. Було встановлено, що це значення можна збільшити та покращити за допомогою тефлонових дисків та змащувального матеріалу L12 (з відповідним порядком нанесення шарів), що значно сприяє отриманню стандартних діаграм межі формування (FLC). Використання фольги також має переваги, оскільки вона легкодоступна, не має терміну придатності і менш негативно впливає на довкілля.
UKR: У цьому дослідженні були вивчені змащувальні матеріали та тонка тефлонова фольга, які можуть застосовуватися для формування тонких алюмінієвих листів, що використовуються в електронній та автомобільній промисловості. Для тестів було застосовано тринадцять різних промислових змащувальних матеріалів (мастил і смол) (позначені як L1-L13) і дві тефлонові плівки (товщиною 0.08 і 0ю22 мм). Автори провели тест Еріксена, спочатку вимірявши зменшення товщини дисків. У тестах на формування межі (FLC) важливо, щоб напруження були локалізовані в центральній області зразка під час щоб зберігалося біаксіальне деформування, якщо це можливо. Автори мали на меті досягти цього завдання. Для цього використовувалася вимірювальна система GOM ARAMIS. Це оптична вимірювальна система, заснована на принципі цифрової кореляції зображень (DIC), здатна вимірювати як напруження, так і переміщення в режимі реального часу. Також була розроблена специфічна методика перевірки для градуювання системи DIC. В результаті отримано висновок, що існує 5% різниця у діаграмах числа Еріксена (IE) між найкращим (L12) і найгіршим (L4) випадками серед протестованих змащувальних матеріалів і мастил, що є суттєвою різницею для тонких пластин. Було встановлено, що це значення можна збільшити та покращити за допомогою тефлонових дисків та змащувального матеріалу L12 (з відповідним порядком нанесення шарів), що значно сприяє отриманню стандартних діаграм межі формування (FLC). Використання фольги також має переваги, оскільки вона легкодоступна, не має терміну придатності і менш негативно впливає на довкілля.
Description
H. Csótár: ORCID 0000-0003-1675-4053,
D. Kurhan: ORCID 0000-0002-9448-5269,
A. Németh: ORCID 0000-0002-3477-6902,
M. Sysyn: ORCID 0000-0001-6893-0018,
S. Fischer: ORCID 0000-0001-7298-9960
Keywords
DIC, GOM ARAMIS, thin sheets, electrical aluminum, lubricants, FLC, Erichsen test, тонкі листи, електронний алюміній, змащувальні матеріали, тест Еріксена, КТІ
Citation
Szalai S., Csótár H., Kurhan D., Németh A., Sysyn M., Fischer S. Testing of Lubricants for DIC Tests to Measure the Forming Limit Diagrams of Aluminum Thin Sheet Materials. Infrastructures. 2023. Vol. 8, Iss 2. DOI: 10.3390/infrastructures8020032.