汽車工程中的金屬薄板成形性能測試

薄板需要具有良好的延展性。典型的成形工藝如深拉伸和拉伸成形，需要標準測試方法加以控制約束。ZwickRoell的BUP系列金屬薄板試驗機可以在高達1,000 kN測試力下測得所需參數。另一項非常重要且複雜的測試為成形極限曲線的測定，工程師可以根據該曲線來推導出成形過程中應變的上限。ZwickRoell與高度專業化的合作夥伴深入合作，開發在拉伸過程中記錄應變所需的光學測量技術。

產業手冊：汽車 PDF 4 MB
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熱成形

在過去幾年中，為了滿足對更低的整體重量和更高的碰撞安全性的特定要求，加壓硬化已成為熱成形中越來越重要的生產方法。
該工藝目的在於使用比傳統成形工藝更少的材料，使金屬薄板達到或超過傳統產品的剛性。
非常多的汽車製造商採取該工藝來製造底盤的結構組件，如A柱、B柱、傳動軸通道、前後保險桿載體、門檻、車門強化件、側構件以及車頂框架等。
與傳統成形工藝相比，熱加工成形更加複雜，同時也可以在更短時間内生產具有更高強度、更複雜幾何結構以及更低回彈效應的產品。測試需要從最終產品上取樣，然後進行硬度、拉伸以及彎曲測試。

拉伸測試

簡單拉伸測試

ZwickRoell有多種材料試驗機用於材料的拉伸測試，測試力最高達2,500 kN；試驗機在大負載下也能得到精確的測量結果。

測定r值和n值的拉伸測試

通常來說，薄板需要同時具有高延展性和高強度特性，拉伸測試中測定的r值和n值可以用來表徵薄板的成形性能。n值描述了在塑性變形直至均勻伸長期間的加工硬化，也就是應變增加；r值則描述了垂直方向的各向異性。n值由拉伸應力和應變決定，而測定r值則需要測量試片在拉伸過程中的横向應變。

雙軸拉伸測試

試驗機的一個獨特的功能就是進行雙軸拉伸測試，用於測定材料的變形性能。該功能主要用於研究與開發，因為這可以在試片的交點處施加確定的應力並對其進行觀測。ZwickRoell生產這些雙軸試驗機以滿足客戶需求。在大多數情況下，應變是透過非接觸式的光學延伸計測量的。ZwickRoell提供兩種不同的解決方案。ZwickRoell與專業合作夥伴一起開發出了高解析度應變分佈測量解決方案。

斷裂韌性測試

斷裂韌性KIc是金屬材料在飛機製造、發電廠建設、汽車工程等安全相關領域應用的一個重要特徵。斷裂韌性是透過對有人工裂縫的試片進行測定，測試期間會對試片不斷施加負載直至其失效。斷裂韌性可以透過負載-變形曲線以及裂紋長度來測定。

彎曲測試

3 點彎曲測試不僅可用來量測彎曲性能的各項參數，同時可直觀地對彎曲邊緣進行評估。在彎曲測試時，尤其要對焊接縫的行為進行觀測。ZwickRoell 擁有多種彎曲測試裝置，結合現有試樣治具的調整改造，可以滿足各種測試需求。

拉延筋測試

這個測試是設計用來量測金屬板材和深引機之間的摩擦係數，以便找出最適合這個成型製程的潤滑劑，避免出現裂紋和摺痕，並確保深引的製程達到最佳化。拉延筋測試裝置能夠輕易地安裝到一台標準電子萬能材料試驗機上。測試時，一根典型尺寸長條金屬板（300 mm x 30 mm x 2 mm）被軸向夾持在上標準試樣夾具中，並閉合拉延裝置。然後透過拉延裝置進行拉伸。該過程可以自動重複進行，重複次數可自行定義。拉延裝置的夾持力可透過數位化的控制，從而確保準確及可再現的測試結果。裝置模具可以快速更換，以滿足其他不同的測試規格。

高速拉伸測試

材料在承受高應變率時的特徵對汽車產業非常重要。交通事故往往涉及材料的高變形速度，因此在汽車設計中，此為最重要的參考因素之一。使用 ZwickRoell 的 HTM 系列高速拉伸試驗機，透過高速拉伸測試測定必要的材料特徵。該系列電液伺服材料試驗機最高可以達到20m/s的測試速率，測試力高達160 kN。