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Prüfung von Feinblechen

Feinbleche sind mit den Folien die letzte Stufe der Produktionskette von Flacherzeugnissen. Feinbleche haben eine Dicke zwischen 0,35 und 3,0 mm; Folien kleiner 60 µm. Sogenannte Feinstbleche decken den Dickenübergangsbereich ab. Die Anwendungen dieser Flachprodukte sind äußerst vielfältig und daher in allen Industriezweigen weit verbreitet; entsprechend ist auch das Spektrum der Prüfungen umfangreich. 

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Zugversuche an Feinblech mit r- und n-Werte Bestimmung

Insbesondere gute Umformbarkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit wird von Feinblechen häufig gefordert. Zur Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften im Zugversuch werden die internationale Norm ISO 6892-1 sowie die amerikanische ASTM E 8 am häufigsten herangezogen.

​​​​​​​Bestimmung des r- und n-Werts

Zur Charakterisierung von Umformeigenschaften im Zugversuch werden die r- und n-Werte bestimmt; der n- Wert beschreibt die Verfestigung – Anstieg der Spannung – während der plastischen Verformung bis zur Gleichmaßdehnung, der r-Wert die senkrechte Anisotropie. Der n-Wert wird aus den Zugspannungsdaten und Dehnungswerten ermittelt, für den r-Wert wird die Breitenänderung der Zugprobe während des Versuches zusätzlich gemessen. Der r-Wert wird nach der internationalen Norm ISO 10113 sowie auch nach der amerikanischen ASTM E 517 bestimmt, der n-Wert nach der ISO 10275 sowie der ASTM E 646. Die Zugproben werden dem Feinblech so entnommen, dass sie in bestimmten Winkeln zur Walzrichtung liegen, da der r-Wert auch von der Walzrichtung abhängig ist. Die parallele Länge wird durch Fräsen oder Stanzen nebst Nachbearbeitung hergestellt, bei Folien werden in der Regel Streifen geschnitten, in manchen Fällen auch Proben ausgestanzt; die Probenform wird in Anlehnung an die obengenannten Prüfverfahrensnormen gewählt. 

​​​​​​​Probenherstellung

Für die Probenherstellung bietet ZwickRoell den Blechdicken entsprechend unterschiedliche Geräte und Maschinen an. Für die Ermittlung der Kennwerte aus dem Zugversuch bietet ZwickRoell ein breites Spektrum von statischen Material-Prüfmaschinen an. Für Längen- und Breitenänderungsaufnehmer hat ZwickRoell ein umfangreiches Portfolio, aus dem je nach Rahmenbedingung und Kundenwunsch die optimale Kombination gewählt werden kann, z. B. für formstabile Bleche ein Laser.

Härteprüfungen an Feinblech

Härteprüfungen an Feinblechen und beschichteten Feinblechen werden zur Feststellung der Oberflächenhärte des Bleches und der Beschichtung durchgeführt. Die Härteprüfung dient hier überwiegend der Qualitätssicherung der Walz- und Beschichtungsprozesse. Da es sich in aller Regel um Schichten im Bereich von wenigen Mikrometern bis wenigen zehn Mikrometern handelt, kommen hier hauptsächlich Härteprüfverfahren mit kleinen verbleibenden Eindringtiefen zum Einsatz. 

Kleine Eindringtiefen können unter Anwendung kleiner Prüfkräfte mit den klassischen Härteprüfverfahren nach Vickers (DIN EN ISO 6507-1), Rockwell (DIN EN ISO 6508-1) insbesondere den Superficial Rockwell Skalen sowie auch nach Brinell (DIN EN ISO 6506-1) erreicht werden. Für dünne Schichten kommt vermehrt das Härteprüfverfahren nach Martens zum Einsatz. Dieses Härteprüfverfahren wird aufgrund der präzisen Messung der Kraft-Eindringtiefen-Kurve auch instrumentierter Eindringversuch genannt; im internationalen Umfeld zu IIT abgekürzt. Die Eindringtiefe eines verbleibenden Eindruckes sollte hier 10 % der zur Verfügung stehenden Blech- oder Schichtdicke nicht überschreiten, andernfalls bleibt der Einfluss der Auflage oder des Substrates nicht mehr vernachlässigbar. Der instrumentierte Eindringversuch hat den Vorteil, dass selbst kleine Eindrücke bzw. Eindringtiefen noch mit hoher Genauigkeit vermessen werden können und damit Härtewerte sicher und reproduzierbar bestimmt werden können.

Feinbleche werden häufig kundenspezifisch zugeschnitten und mit anderen Blechqualitäten verschweißt (tailored blanks), z. B. nach dem Rollennahtschweißen (DIN EN ISO 4063). Die Qualität der Schweißnähte wird auch mit Methoden der Härteprüfung kontrolliert. Zum Einsatz kommen hier in der Regel Mikrohärteprüfverfahren nach Vickers und Knoop, aber auch Martens (DIN EN ISO 6507-1, DIN EN ISO 4545-1, DIN EN ISO 14577-1) an Querschliffen oder auf der Oberfläche der Schweißnaht und ihrer Umgebung. Mit Geräten dieser Verfahren können die Positionen für die Einfach- oder Mehrfachprüfungen punktgenau definiert werden.

Umformversuche an Feinblech

Gute Umformeigenschaften sind für Feinbleche sehr gefragt. Typische Umformvorgänge, wie das Tiefziehen und das Streckziehen, werden in genormten Prüfverfahren charakterisiert oder überprüft. ZwickRoell prüft mit Blechumform-Prüfmaschinen des Typs BUP die gefragten Eigenschaften und stellt Prüfmaschinen mit Ziehkräften bis zu 1.000 kN zur Verfügung.

Ein wichtiger, aber aufwendiger Versuch ist die Bestimmung der Grenzformänderungskurve, aus der Konstrukteure Grenzdehnungen entnehmen können, die in formgebenden Prozessen nicht überschritten werden sollten. Für die notwendige optische Messtechnik zur Aufnahme der Dehnungen während des Ziehprozesses arbeitet ZwickRoell mit qualifizierten Partnern zusammen.

Schnellzerreißversuche an Feinblech

Für Anwendungen in der Automobilindustrie ist das Werkstoffverhalten bei hohen Dehnraten entscheidend. Bei einem Unfall werden hohe Geschwindigkeiten bei der Verformung des Materials erreicht, die für die Auslegung der Automobile zwingend berücksichtigt werden müssen. Die nötigen Kennwerte werden bei ZwickRoell mit Schnellzerreißversuchen auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen der Serie HTM bestimmt. Diese servo-hydraulischen Prüfmaschinen erreichen an den Proben Abzugsgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/s bei Kräften von bis zu 160 kN.

Draw-Bead-Versuche an Feinblech

Diese Prüfung hat das Ziel, den Reibungskoeffizienten zwischen Stahlblech und Tiefziehwerkzeug zu bestimmen, um damit den idealen Schmierstoff für diese Umformung zu ermitteln. Dies ermöglicht Risse und Falten zu vermeiden und so einen optimalen Tiefziehprozess sicherzustellen. Die Draw-Bead-Einrichtung kann einfach in eine Standard-Prüfmaschine eingebaut werden.

Für die Prüfung wird ein Blechstreifen mit den typischen Abmessungen (300 mm x 30 mm x 2 mm) in den oberen Probenhalter axial eingespannt und das Draw-Bead-Werkzeug geschlossen. Anschließend wird der Blechstreifen durch das Draw-Bead-Werkzeug gezogen. Dieser Vorgang kann automatisch wiederholt werden. Die Anzahl der Wiederholungen ist einstellbar. Zuverlässige und reproduzierbare Messwerte sind durch die digital geregelte Klemmkraft des Draw-Bead-Werkzeugs garantiert. Die Stempel des Werkzeugs können schnell ausgetauscht werden, um verschiedene Prüf-Spezifikationen abzudecken.

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