4:8 Svenska Mekanikdagar 2007 96
Brott¨ ojningar vid h˚ al i ultrah¨ ogh˚ allfast st˚ al f¨ or olika h˚ altagningsmetoder
Jesper Eman
Avd. f¨or h˚ allfasthetsl¨ara Lule˚ a Tekniska Universitet
jesper.eman@ltu.se Krav p˚ a h¨og fordonss¨akerhet kombinerat med
god br¨ansleekonomi driver tillverkarna mot anv¨andandet av alltmer h¨ogh˚ allfasta material i deras fordonsstrukturer. F¨or att till fullo kun- na utnyttja materialet m˚ aste dess beteende upp till brott vara k¨ant. Krockstrukturerna m˚ aste of- ta, p˚ a grund av olika praktiska anledningar, in- neh˚ alla h˚ al. Materialet n¨ara h˚ alkanten kan i sam- band med h˚ altagningsproceduren p˚ averkas av mikrosprickor, v¨armep˚ averkade zoner, geomet- riska oregelbundenheter, restsp¨anningar etc. P˚ a grund av detta kommer materialets upptr¨adande att vara annorlunda j¨amf¨ort med op˚ averkat ma- terial. D¨arf¨or ¨ar det av stor vikt att unders¨oka materialbeteendet i n¨arheten av h˚ al. F¨or att unders¨oka deformationsf¨altet i n¨arheten av ett h˚ al anv¨ands digital speckelfotografi med vit- ljusspeckler
1. En provstav med ett h˚ al duschas med vit och svart sprayf¨arg f¨or att skapa ett slumpm¨assigt m¨onster, detta m¨onster fotografe- ras med j¨amna mellanrum under ett dragprov.
F¨orskjutningsf¨altet f˚ as genom att bilderna delas upp i subregioner vilkas f¨orskjutningar ber¨aknas med hj¨alp av en korrelationsalgoritm. Utifr˚ an detta f¨alt kan sedan lokala t¨ojningar ber¨aknas genom differentiering. Materialet som har stude- rats ¨ar ett pressh¨ardat borst˚ al som ofta anv¨ands
i fordonskomponenter som st¨otf˚ angarskenor, si- dokrockskydd och B-stolpar. Det finns olika s¨att att framst¨alla h˚ alen och tre vanliga meto- der har valts ut f¨or att j¨amf¨oras i denna un- ders¨okning. Dessa ¨ar; f¨orstansat (h˚ alet stansas ut innan h¨ardningen), efterstansat (h˚ alet stan- sas ut efter h¨ardningen) och laserskuret (h˚ alet sk¨ars ut med laser efter h¨ardningen). I un- ders¨okningen ing˚ ar tv˚ a tjocklekar, 1,2 och 2,4 mm. Provstavarna som anv¨ands ¨ar 40 mm bre- da och tv˚ a olika h˚ aldiametrar studeras, 4 och 8 mm. Figur 35 visar principen f¨or provstaven och t¨ojningsm¨atningen. De lokala t¨ojningarna strax innan brott f¨or de olika h˚ altagningsmetoderna j¨amf¨ors med de lokala t¨ojningarna strax innan brott i op˚ averkat material. Unders¨okningarna vi- sar att lokal brott¨ojning f¨or f¨orstansade h˚ al lig- ger v¨aldigt n¨ara brott¨ojningen f¨or op˚ averkat ma- terial. Efterstansade h˚ al har d¨aremot en lokal brott¨ojning som ligger p˚ a ungef¨ar en tredjedel av den f¨or op˚ averkat material. Laserskurna h˚ al t˚ al h¨ogre t¨ojningsniv˚ aer ¨an efterstansade och ligger p˚ a 45-50% av brott¨ojningen hos op˚ averkat mate- rial. Med hj¨alp av unders¨okningen kan brottskri- terier f¨or omr˚ adet i n¨arheten av h˚ al f¨orb¨attras vilket i sin tur m¨ojligg¨or mer optimerade pro- dukter i ultrah¨ogh˚ allfast st˚ al.
Figur 35: Figuren visar en principskiss ¨over provstaven och det uppm¨atta t¨ojningsf¨altet.
1
