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VDA 238-100 Plättchen-Biegeversuch für metallische Werkstoffe

Die VDA 238-100 beschreibt die Durchführung eines Plättchen-Biegeversuchs an Proben aus metallischen Werkstoffen wie Aluminiumlegierungen und höchstfesten Stählen (Zugfestigkeit Rm ≥ 780 MPa). Seit 2017 sind die Anforderungen an die Prüfvorrichtung sehr hoch, damit der gemessene Biegewinkel nur den Werkstoff selbst widerspiegelt und nicht durch die Prüfvorrichtung beeinflusst wird. So kann das Umformvermögen des Materials besser beurteilt werden.

Die nachfolgenden Informationen geben einen umfassenden Überblick. Zur Sicherstellung einer normkonformen Durchführung des Plättchen-Biegeversuchs nach VDA 238-100 ist der Erwerb der vollständigen Norm jedoch unverzichtbar.

Ziel & Einsatzbereich Probevorbereitung & Proben Steifigkeits-Anforderungen Versuchsdurchführung 3-Punkt-Biegevorrichtungoptische FunktionenBeratung anfordern

VDA 238-100 Ziel & Einsatzbereich

Der Plättchen-Biegeversuch nach VDA 238-100 dient der Ermittlung des Biegewinkels beispielsweise von Karosserieblechen mit dem Ziel, Rückschlüsse auf das Verformungsverhalten und die Anfälligkeit gegenüber Versagen von metallischen Werkstoffen bei Umformprozessen mit dominanten Biegeanteilen (wie Falzoperationen) oder bei Crashbelastung zu erhalten.

Die Richtlinie wurde in Zusammenarbeit von Herstellern und Zulieferern der Automobilindustrie entwickelt, um weltweit einen einheitlichen Standard für Automotive-Anwendungen zu etablieren.

VDA 238-100 Probenvorbereitung und Proben

Die Qualität der Probenvorbereitung hat hohen Einfluss auf die Prüfung. Daher sieht die VDA 238-100 verschiedene Schritte für eine sorgfältige Probenvorbereitung vor. Die Oberfläche der Probe muss sauber sein und die Kanten sollten bei Bedarf entgratet, geschliffen oder auf andere Weise bearbeitet werden. 

Die Proben für den Plättchen-Biegeversuch sind flache Metallplättchen mit einer Standardgröße von 60 mm × 60 mm. Wenn hohe Prüfkräfte zu erwarten sind, kann In Absprache mit dem Auftraggeber die Probenbreite reduziert werden. 

Werkstoffe mit hohem Umformvermögen können zur besseren Charakterisierung vorgedehnt werden. 

VDA 238-100 Steifigkeits-Anforderungen an die Prüfvorrichtung

Die Steifigkeit der Prüfvorrichtung ist maßgeblich für die Prüfergebnisse. Ist die Steifigkeit gering, nimmt die Verformung der Prüfvorrichtung Einfluss auf den ermittelten Biegewinkel, das heißt er fällt geringer aus, als er tatsächlich sein müsste. “Für Biegewinkel von αsoll > 130° ist die Steifigkeit der Prüfvorrichtung nachzuweisen. Bei einer Stempelkraft von 3000 N darf die Gesamtaufweitung der Rollen max. 0,1 mm betragen” (Quelle: VDA 238-100:2020-07, Punkt 4 Prüfapparatur und Prüfmittel, Herausgeber: Verband der Automobilindustrie e.V.).

Die geforderte hohe Steifigkeit erfüllen wir mit unserer Prüfvorrichtung für Plättchen-Biegeversuche mit höchster Präzision.

VDA 238-100 Versuchsvorbereitung

Die Biegevorrichtung wird in der Zugprüfmaschine so positioniert, dass die Rollen parallel und mit einer Toleranz von ±0,05 mm unter dem Biegestempel zentriert sind. Der Rollenabstand ist in der VDA 238-100 abhängig zum errechneten Sollbiegewinkel αsoll definiert:

Stahl 2 tm + 0,5 mm
Al-Legierungenαsoll ≤ 130°2 tm
 αsoll > 130°2 tm + 0,5 mm für t ≤ 2,0 mm

tm = Probendicke vor dem Versuch, t = Nenndicke

Die Proben müssen symmetrisch so auf die Rollen positioniert werden, dass die Kraft mit dem Biegestempel in der Mitte der Auflagedistanz aufgebracht werden kann. Je nach Werkstoff und Dicke der Probe wird der Radius des Biegestempels wie folgt gewählt: 

Stahl (Rm ≥ 780 MPa)0,4 mm 
Al-Legierungen0,2 mm für t ≤ 2,0 mm0,4 mm für t > 2,0 mm

VDA 238-100 Versuchsdurchführung

Die Probe wird mit definierten Prüfgeschwindigkeiten gebogen bis eines der drei Abschaltkriterien erreicht ist:

  • Kraftabfall:
    Stahl = 60 N
    Aluminium t ≤ 2,0 mm = 30 N
    Aluminium t > 2,0 mm = 60 N
  • Abschaltung bei einem Traversenweg, der einen Biegewinkel nach dem erwarteten Kraftabfall von 30 N bzw. 60 N und vor dem Klemmen sicherstellt
  • Abschaltung bei signifikantem Kraftanstieg

Bestimmung des Biegewinkels

Für die Auswertung beschreibt die VDA 238-100 drei Möglichkeiten zur Bestimmung des Biegewinkels:

  • Manuell (αₘ) gemäß Anhang C: Der Biegewinkel α wird nach Entnahme der Probe aus der Biegevorrichtung manuell mit einem Winkelmesser gemessen. In diesem Fall wird nur die plastische Verformung gemessen.
  • Berechnung (α꜀) gemäß Anhang D: Der Biegewinkel α꜀ wird auf der Grundlage der Traversenbewegung softwaregestützt berechnet, dabei umfasst der Biegewinkel die plastische und elastische Verformung.
  • Optisch (αₒ) gemäß Anhang E: Der Biegewinkel αₒ wird mit Hilfe eines hochgenauen Kamerasystems während der Belastung des Probekörpers bestimmt. Dabei misst eine Kamera den Biegewinkel während des Versuchs direkt an der Probe. Bei dieser Prüfung wird die plastische und elastische Verformung gemessen.

“Durch unsere enge Zusammenarbeit mit führenden Branchenakteuren wissen wir, dass ein hoher Biegewinkel zentrales Kriterium für hohe Materialgüte ist. Dafür ist wiederum eine hohe Steifigkeit der Prüfvorrichtung maßgeblich. Und genau das stand im Fokus der Entwicklung. Aber auch eine einfache, schnelle und sichere Bedienbarkeit war uns wichtig – denn so wird die Vorrichtung den Anforderungen im täglichen Einsatz gerecht. Gemeinsam mit Kunden haben wir die Prüfvorrichtung intensiv getestet und weiterentwickelt. So ist ein Produkt entstanden, das neben technischer Präzision vor allem eines bietet: echtes, gelebtes Praxiswissen.”

 

Dr. Erhard Reimann, Produktmanager statische Prüfsysteme für Metalle

Plättchen-Biegeversuch nach VDA 238-100 mit ZwickRoell

Die Plättchen-Biegevorrichtung von ZwickRoell wurde in Zusammenarbeit mit einem großen Automobilhersteller entwickelt. Sie erfüllt nicht nur die Vorgaben der VDA 238-100 sondern ist perfekt auf den Prüfalltag abgestimmt: Einfache Handhabung, minimaler Bedienereinfluss und clevere Unterstützung durch optische Mess- und Analyseoptionen.

Sie setzen die Prüfmaschine auch für andere Anwendungen ein? Ein Ausbau der Prüfvorrichtung ist nicht nötig. Über einen Adapter lassen sich verschiedene Probenhalter oder Prüfwerkzeugen direkt an die Plättchen-Biegevorrichtung montieren.

Hier punktet die ZwickRoell Plättchen-Biegevorrichtung:

Optische Funktionen: mehr Zeit, mehr Wissen
Hohe Steifigkeit = hochgenaue Biegewinkel
Zuverlässig & bedienungsarm

Optische Funktionen: mehr Zeit, mehr Wissen

Die optischen Funktionen sparen Zeit und ermöglichen eine detailliertere Analyse des Materialversagens

  • Rissbild-Capturing: Mit der Risserkennungskamera kann der Rissvorgang direkt während der Prüfung als Video aufgezeichnet werden.
  • Die optische Messung von Biegewinkel und Rollenabstand spart Zeit und reduziert den Bedienereinfluss gegenüber herkömmlichen manuellen Verfahren. Automatisch werden die Werte in testXpert übernommen – so werden auch Eingabefehler verhindert.
  • Durch die optische Messung wird der Biegewinkel bereits während der Prüfung und parallel zur Kraft-Weg-Messung erfasst und nicht erst nach Ende der Prüfung.
  • Rissbild, Biegewinkel sowie die Erfassung der Kraft werden zeitsynchron aufgezeichnet.
  • Der Zusammenhang zwischen Kraft, Biegewinkel und Rissbild ist zu jedem Zeitpunkt der Prüfung in testXpert abrufbar. Dadurch ist eine detailliertere Analyse des Materialversagens möglich. 

Hohe Steifigkeit = hochgenaue Biegewinkel

Hochgenaue Ermittlung genauer Biegewinkel durch hohe Steifigkeit der Vorrichtung

Die Prüfvorrichtung erfüllt vollumfänglich die Steifigkeitsanforderungen entsprechend den Vorgaben der VDA 238-100. Hiermit ist die Ermittlung des wahren Werkstoffkennwertes des Biegewinkels ohne Beeinflussung durch die Prüfvorrichtung sichergestellt. 

Zuverlässig & bedienungsarm

Zuverlässige Prüfergebnisse und minimaler Bedienereinfluss

  • Automatische, optische Messung des elastischen und plastischen Anteils des Biegewinkels
  • Automatische Rollenabstandsmessung und Messwertübertragung zu testXpert
  • Der Rollenabstand kann entsprechend der gemessenen Probendicke exakt eingestellt werden

Interessieren Sie sich für den Plättchen-Biegeversuch?


Informieren Sie sich beim Produktexperten. Wir beraten Sie gern!
 

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Passende Produkte für den Plättchen Biegeversuch nach VDA 238-100

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  • Produktinformation: 3-Punkt Biegevorrichtung für Plättchen-Biegeversuch an metallischen Werkstoffen PDF 492 KB
  • Produktinformation: Material-Prüfmaschinen AllroundLine Z005 bis Z100 PDF 1 MB
  • Produktinformation: Material-Prüfmaschinen ProLine Z005 bis Z100 PDF 1 MB
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