Influence of temperature in the deep drawing of 6xxx aluminium alloys

Abstract

Nos dias de hoje os processos de estampagem são uma componente de grande importância para a indústria. As ligas de alumínio são dos materiais mais utilizados na indústria automóvel. No entanto, as da série 5xxx são apenas usadas para os painéis interiores, uma vez que apresentam defeitos de superfície, enquanto as da série 6xxx são utilizadas nos painéis exteriores das viaturas. O principal objectivo deste estudo é caracterizar mecanicamente ligas da série 6xxx e avaliar as potencialidades de recorrer à sua estampagem a quente, de modo a tentar dar resposta a um conceito de utilização de apenas uma liga de alumínio na indústria (6xxx), com consequentes impactos positivos do ponto de vista económico e de reciclagem. O estudo descrito neste trabalho resulta de uma parceria entre o CEMUC e o LIMATB, com o objectivo de estudar a influência da temperatura no processo de estampagem de taças cilíndricas da série 6016-T4 e 6061-T6, tendo sido estudadas duas temperaturas: ambiente e 200ºC. O estudo envolveu a realização de ensaios experimentais de estampagem de taças cilíndrica e a simulação do processo, admitindo condições isotérmicas. Os parâmetros analisados foram a evolução da força do punção com o seu deslocamento, a evolução da espessura ao longo da taça e o perfil das orelhas de estampagem. O retorno elástico foi estudado experimentalmente, com o auxílio do teste Demeri. Todas as simulações numéricas foram realizadas com o programa DD3IMP,e a caracterização dos materiais foi realizada com o programa DD3Mat. A análise experimental foi realizada no LIMATB. Os resultados permitem concluir que a realização da estampagem a 200ºC conduz a uma redução da força de estampagem e do retorno elástico, maioritariamente para o 6061-T6.

Nowadays the deep drawing processes are a component of huge importance to industry. The aluminium alloys are one of the most used materials in the automotive industry. However, the 5xxx alloys are only used in inner panels, since they present superficial defects, while the 6xxx alloys are used in the outer panels of cars. The main goal of this study is to characterize the mechanical behaviour of 6xxx alloys and evaluate the potential of using warm deep drawing, in order to respond to a single material use concept of aluminium alloys in industry (6xxx), with positive consequences regarding the economic and recyclability point of view. The study presented in this work results from a partnership between the CEMUC and the LIMATB, with the purpose of studying the influence of temperature in the deep drawing process of cylindrical cups for the 6016-T4 and 6061-T6 alloys, based on two different temperatures: room temperature and 200ºC. This work involved performing deep drawing of cylindrical cups experimental tests and the numerical simulation of the process, assuming isothermal conditions. The analysed parameters were the evolution of the punch force with the punch displacement, the evolution of thickness along the cup’s wall and the ears profile. The springback was study experimentally, with the help of the Demeri test. All the numerical simulations were performed using the in-house code DD3IMP, and the material characterization was performed using the DD3Mat. The experimental analysis was accomplished in LIMATB. The results allow us to conclude that performing the deep drawing at 200ºC leads to a punch force and springback reduction, mainly for the 6061-T6.