材料參數對不同成形模式之影響

本節引用林建維[32]所建立不同拉伸模式之 CAE 模型，分別為 雙向、平面與引伸的拉伸模式。其為針對不同半徑的試片進行模擬，

經由減薄、FLC 分析與蝕刻網格的方法來確定在哪些切割半徑是可產 生雙向、平面與引伸的拉伸模式。如圖2.17 所示， 當胚料是使用未 切割之圓形試片時，在試片中間產生雙向的拉伸模式，以及圖2.18 與 圖 2.19 則是經由切割達到平面與引伸的拉伸模式效果。後續將使用 此不同拉伸模式之CAE 模型來探討鋁合金 A6061 之材料參數對成形 性之影響，並且與鋼材之材料參數作對比。

圖 2.17 雙向拉伸模式示意圖[32]

圖 2.18 平面拉伸模式示意圖[32]

雙向拉伸

平面拉伸

圖 2.19 引伸拉伸模式示意圖[32]

如表 2.7 為 A6061-T6 與 270 及 590R 之材料參數表，由表 2.6 可 得知以加工硬化指數(n 值)而言，鋁合金 A6061-T6 之 n 值與先進高強 度鋼590R 接近；而鋁合金 A6061-O 則與ㄧ般鋼材 270 接近，其中 n 值是影響材料均勻變形的因素，與成形性有正相關， 因此暫且推估 鋁合金A6061-T6 成形性差。另外以塑性應變比值(r 值)而言，鋁合金 A6061-T6 與 A6061-O 各方向之 r 值差異與鋼材 270 或 590R 皆不明 顯，但鋁合金A6061 不管是 T6 材或 O 材的r 値明顯低於鋼材 270 或 590R，其中 r 值是影響材料抗減薄的因素，與成形性也有正相關，因 此可推估鋁合金 A6061 在成形性方面尤其是抗減薄能力明顯地比鋼 材270 或先進高強度鋼 590R 差。

引伸拉伸

表2. 7 A6061-T6 與 270 及 590R 之材料參數表 A6061-T6、Case1 與 Case2 在破裂前於各拉伸模式下的最大減薄率，如最 大減薄率變大，則代表此材料參數對特定的拉伸模式有負面的效 果，反之，則有正面的影響。如圖2.21~圖 2.23 為 A6061-T6、Case1 與Case2 在各拉伸模式之最大減薄率模擬結果以及將最大減薄率結 果整理如表 2.9~表 2.11。

表2. 8 A6061-T6 材料參數改變表

n 值 r 值

A6061-T6 0.17 0.52

Case1 0.25 0.52

Case2 0.17 2

圖2.20 A6061-T6 改變 n 值之材料曲線

圖2. 21 各條件在雙向拉伸模型之分析結果

表2. 9 各條件於雙向拉伸之最大減薄率比對表 A6061-T6 Case1 Case2 最大減薄率(%) 13.4 12.8 10.1

圖 2. 22 各條件在平面拉伸模型之分析結果

表2. 10 各條件於平面拉伸之最大減薄率比對表 A6061-T6 Case1 Case2 最大減薄率(%) 11.5 10.5 6.4

圖 2. 23 各條件在引伸拉伸模型之分析結果

表2. 11 各條件於引伸拉伸之最大減薄率比對表 A6061-T6 Case1 Case2 最大減薄率(%) 10.4 9.2 6.4

由上述分析結果可以歸納出 n 值與 r 值的提升對於三種型態的成 形模式皆有正面的影響性，其中又以 r 值的提升對減薄改善更明顯。

然而由表 2.6 可以看出不管是 A6061-T6 或 A6061-O，其 r 值明顯地 較鋼材低。因此以鋁合金A6061 而言，因材料 n 值與 r 值是造成厚度 薄化的主要原因，其成形性皆較鋼材來得差，同時A6061-T6 強度高 且 n 值也較低(接近 590R)，因此可以推論 A6061-T6 成形性是表 2.6 當中四種材料最差的。