Zkoušení tvařitelnosti a stanovení jiných vlastností plechů v automobilovém průmyslu

Dobrá tažnost tenkých plechů je velice žádoucí. Typické tvářecí procesy, jako je hluboké tažení a tváření, patří mezi standardizované zkušební metody. Společnost ZwickRoell nabízí pro tuto oblast použití řadu zkušebních strojů BUP s tažnou silou až 1 000 kN, na kterých lze testovat požadované vlastnosti. Další důležitou, ale náročnou zkouškou je stanovení křivky mezní tvařitelnosti, z níž mohou konstruktéři odvodit mezní deformace, které by neměly být při tváření překročeny. K záznamu deformace během procesu tažení je zapotřebí optická měřicí technologie, a proto na jejím vývoji ZwickRoell úzce spolupracuje s partnery, špičkami v oboru.

Informační brožura: Automobilový průmysl PDF 4 MB
- DE
- EN

Tváření za tepla

Kalení lisováním při výrobním procesu tváření za tepla získává v posledních letech na významu. Umožňuje vyhovět specifickým požadavkům na vyšší bezpečnost při nárazu i přes nižší celkovou hmotnost.
Cílem této metody je získat výlisky se stejnou nebo vyšší pevností, než jaké by bylo možné získat konvenčními technikami tváření, avšak při menší spotřebě materiálu.
Řada výrobců automobilů je využívá k výrobě konstrukčních částí karoserie, jako jsou A- a B-sloupky, převodové tunely, nosiče předních a zadních nárazníků, prahy a výztuže dveří, boční prvky i střešní ližiny či rámy.
Tváření za tepla je ze své podstaty složitější než konvenční tváření a umožňuje vyrábět geometricky složité a současně vysoce pevné součásti s minimálními účinky zpětného pružení v kratším čase. Vzorky se odebírají z konečného produktu. Kromě tradiční zkoušky tvrdosti se zjišťuje také jejich pevnost při zkoušce tahem a ohybem.

Zkoušky tahem

Jednoduchá zkouška tahem

Pro stanovení charakteristických hodnot tahovou zkouškou nabízí společnost ZwickRoell široké portfolio standardních testovacích systémů až do 2 500 kN, které umožňují velmi přesně provádět i zkoušky s vysokým zatížením.

Zkouška tahem se stanovením hodnot r a n

Požadované vlastnosti tenkých plechů se často týkají dobré tažnosti současně s vysokou pevností. Tahovou zkouškou se zjišťují hodnoty r a n, které charakterizují tvárnost. Hodnota n popisuje zpevnění (nárůst napětí) při plastické deformaci až do rovnoměrného prodloužení, hodnota r vertikální anizotropii. Hodnota n se určuje na základě hodnot napětí v tahu a deformace, pro stanovení hodnoty r se měří také změna šířky vzorku při tahové zkoušce.

Biaxiální zkouška tahem

Biaxiální neboli dvouosá zkouška tahem je tradiční metodou, která slouží ke stanovení deformačních vlastností materiálů. Používá se především ve výzkumu a vývoji, protože umožňuje nastavit a zkoumat definované hodnoty napětí v místě kříže vzorku. Společnost ZwickRoell nabízí potřebné vybavení a vyrábí dvouosé zkušební stroje podle požadavků zákazníka. Ve většině případů se deformace měří opticky. ZwickRoell nabízí dvě různá řešení. Spolu s partnery pracuje ZwickRoell na vývoji a výrobě řešení pro měření rozložení deformace s vysokým rozlišením.

Stanovení lomové houževnatosti

Zkouškou lomové houževnatosti KIc získáme charakteristické hodnoty kovových materiálů, které mají význam v oblastech, kde důležitou roli hraje bezpečnost. Jako příklady můžeme uvést konstrukce letadel, elektráren, a dokonce i automobilový průmysl. Lomová houževnatost se určuje na vzorku, na kterém byla uměle vytvořena trhlina. Takovýto zkušební vzorek je zatěžován, dokud nedojde k jeho porušení. Lomovou houževnatost lze určit na základě křivky síla-deformace a délky trhliny.

Zkouška ohybem

Zkouška tříbodovým ohybem slouží nejen ke stanovení charakteristik ohybových vlastností, ale také k vizuálnímu posouzení průhybu. Během zkoušky ohybem se vizuálně sleduje zejména chování svarového spoje. Řada zkušebních přípravků pro zkoušku ohybem od společnosti ZwickRoell s úpravou pro snadnou montáž do upínacích čelistí představuje ideální řešení.

Válečkovací zkouška

Tato zkouška je určena ke stanovení koeficientu tření mezi ocelovým plechem a nástrojem pro hluboké tažení, aby bylo možné určit ideální mazivo pro tento tvářecí proces, a tím zabránit vzniku trhlin i zmačkání a zajistit optimální proces hlubokého tažení. Přípravek pro hluboké tažení lze snadno nainstalovat do standardního zkušebního stroje. Při zkoušce se do horní upínací čelisti a speciálního přípravku upne pás plechu o standardizovaných rozměrech (300 mm x 30 mm x 2 mm). Poté působí na plech tažník. Tento postup lze automaticky několikrát různě opakovat. Digitálně řízená upínací síla nástroje pro tažení zaručuje přesné a reprodukovatelné výsledky zkoušek. Matrici nástroje lze rychle vyměnit, aby vyhovovala různým zkušebním specifikacím.

Vysokorychlostní zkouška tahem

Chování materiálu při vysokých rychlostech deformace má pro aplikace v automobilovém průmyslu zásadní význam. Při nehodách dochází k vysokým rychlostem deformace materiálu, které je nezbytné zohlednit při konstrukci automobilu. Požadované charakteristické hodnoty materiálů se stanovují vysokorychlostními zkouškami tahem na vysokorychlostních zkušebních strojích ZwickRoell z řady HTM. Tyto servohydraulické zkušební stroje dosahují rychlosti až 20 m/s při síle až 160 kN.

Zkouška ohybem malých desek

Zkouška ohybem malých desek se používá ke stanovení úhlu ohybu plechů karoserie. Cílem zkoušky je stanovit deformační chování a zjistit náchylnost kovových materiálů k porušení během tvářecích procesů, kde jsou zatěžovány převážně ohybem nebo rázem. Takovéto zkoušky lze provádět na testovacích strojích vybavených speciálním přípravkem pro zkoušku tří- nebo čtyřbodovým ohybem.