VDA 238-100 金属材料の小板曲げ試験

VDA 238-100は、アルミニウム合金や超高張力鋼（引張強度Rm ≥ 780 MPa）などの金属材料で作られた試験片の小板曲げ試験の実施方法を規定しています。2017年以降、試験治具に対する要件は非常に厳しくなり、測定された曲げ角度は材料自体の特性のみを反映し、試験治具の影響を受けないことが保証されました。これにより、材料の成形性をより適切に評価できます。

以下の情報は包括的な概要を提供します。ただし、小板曲げ試験がVDA 238-100規格に準拠して実施されていることを確認するには、規格全体を参照することが不可欠です。

目的 & アプリケーション試験片準備 & 試験片剛性要件試験の実行 3点曲げ試験冶具光学機能相談リクエスト

VDA 238-100 の目的と応用

VDA 238-100 に準拠した小板曲げ試験は、たとえば車体パネルの曲げ角度を決定するために使用されます。目的は、主に曲げ部品（ヘミング操作など）を使用する成形プロセス中、または衝突荷重下における金属材料の変形挙動と破損感受性に関する情報を取得することです。

このガイドラインは、自動車用途の統一された世界標準を確立するために、自動車業界のメーカーおよびサプライヤーと共同で開発されました。

VDA 238-100 試験片作製と試験片

試験片作製の品質は試験結果に大きな影響を与えます。したがって、VDA 238-100 では、慎重な標本準備のためのさまざまな手順が規定されています。試験片の表面は清潔でなければならず、必要に応じてエッジのバリ取り、研磨、その他の仕上げを行う必要があります。

小板曲げ試験用の試験片は、標準サイズ60 mm × 60 mmの小型金属平板です。高い試験荷重が予想される場合は、お客様とご相談の上、試験片幅を狭めることも可能です。

成形性の高い材料は、より良い特性評価のために事前に伸張させることができます。

VDA 238-100 試験治具の剛性要件

試験治具の剛性は試験結果を決定づける重要な要素です。剛性が低いと、試験治具の変形が測定された曲げ角度に影響を与え、実際の曲げ角度よりも低い角度で測定されてしまいます。「曲げ角度α_set > 130°の場合、試験治具の剛性を検証する必要があります。パンチ力が3000 Nの場合、ローラーの総膨張量は0.1 mmを超えてはなりません。」（出典：VDA 238-100:2020-07、第4章「試験装置および試験設備」、発行元：VDA [ドイツ自動車工業会]）。

当社の試験治具は、小型板曲げ試験に必要な高い剛性を最高の精度で実現しています。

VDA 238-100 試験準備

曲げ試験治具は、引張試験機内でローラーが平行かつダイスの下の中心に位置するように配置されます（許容誤差±0.05 mm）。ローラー間隔は、VDA 238-100において、計算された目標曲げ角度α_setの関数として定義されています。

鉄		2 t_m + 0.5 mm
アルミニウム合金	α_set≤ 130°	2 t_m
	α_set> 130°	2 t_m + 0.5 mm for t ≤ 2.0 mm

t_m = 試験前の試験片の厚さ、t = 公称厚さ

試験片は、支持距離の中央のダイに力を加えることができるように、ローラー上で対称に配置する必要があります。試験片の材質と厚さに応じて、ダイの半径は次のように選択されます。

鋼 (R_m ≥ 780 MPa)	0.4 mm
アルミニウム合金	t ≤ 2.0 mmの場合、0.2 mm	t > 2.0 mmの場合、0.4 mm

重要：ローラー間隔の正確な調整、

VDA 238-100に準拠した試験速度で運転

試験片は、以下の3つの停止基準のいずれかに達するまで、規定の試験速度で曲げられる。

力の減少：
鋼 = 60 N
アルミニウム t ≤ 2.0 mm = 30 N
アルミニウム t > 2.0 mm = 60 N
予想される力の減少が30 Nまたは60 Nに達した後、クランプ前に曲げ角度が確保されるクロスヘッド移動量でスイッチオフ
力が大幅に増加した場合もスイッチオフ

曲げ角度の測定

VDA 238-100では、評価のための曲げ角度の測定方法が3つ記載されています。

附属書Cに基づく手動（αₘ）：曲げ試験治具から試験片を取り出した後、分度器を用いて曲げ角度αを手動で測定します。この場合、塑性変形のみが測定されます。
附属書Dに基づく計算（α꜀）：曲げ角度α꜀は、クロスヘッドの移動に基づいてソフトウェアサポートを用いて計算されます。曲げ角度には、塑性変形と弾性変形が含まれます。
附属書Eに基づく光学的変形（αₒ）：曲げ角度 αₒ は、試験片を載せている間に高精度カメラシステムを使用して決定されます。試験中、カメラが試験片の曲げ角度を直接測定します。この試験では、塑性変形と弾性変形を測定します。

曲げ角度の光学的測定

製品マネージャーの Dr. Erhard Reimann が、小板曲げ試験の主要な基準について報告します

「業界をリードする企業との緊密な連携を通じて、高い曲げ角度が高品質の材料の重要な基準であることを認識しています。そのため、試験治具の高い剛性が不可欠です。まさにそれが開発の焦点でした。しかし、シンプル、迅速、そして安全な操作も私たちにとって重要でした。なぜなら、それによって試験治具が日常使用の要求を満たすことが保証されるからです。」当社はお客様と協力して試験治具を徹底的にテストし、さらに開発してきました。その結果、技術的な精度に加えて、何よりも本物の実用的な専門知識を提供する製品が生まれました。」

金属用静的試験システム製品マネージャー、エアハルト・ライマン博士

ツビックローエルによるVDA 238-100準拠の小板曲げ試験

ツビックローエルの小板曲げ試験治具iは、大手自動車メーカーとの共同開発です。VDA 238-100の要件を満たすだけでなく、日常的な試験にも最適です。取り扱いが容易で、オペレーターへの影響を最小限に抑え、光学測定および分析オプションによるスマートなサポートを提供します。

試験機を他の用途にも使用していますか？試験治具を取り外す必要はありません。アダプターを使用して、様々な試験片ホルダーや試験ツールを小板曲げ試験治具に直接取り付けることができます。

VDA 238-100に準拠した小板曲げ試験中のローラー間隔測定用キャリパー内蔵の3点曲げ試験治具 — ローラー間隔測定用キャリパー内蔵の3点曲げ試験治具

ZwickRoell小板曲げ試験治具は、必要な高剛性を保証します — 小板曲げ試験では、高い剛性が非常に重要です

光学式曲げ角度測定により、試験中に曲げ角度が記録されます — 光学式曲げ角度測定：試験中の曲げ角度の記録

試験ソフトウェアでの評価：曲げ力と変形の関係

testXpertにおける変形の関数としての曲げ角度の変化

複合図：曲げ力と曲げ角度の両方を変形との関係で表示

小板曲げ試験治具の優れた点：

光学機能：より多くの時間、より多くの知識

光学機能により、時間を節約し、材料の破壊の詳細な分析が可能になります。

ひび割れ画像撮影：ひび割れ検出カメラを使用すると、試験中に直接ひび割れの進行過程を動画で記録できます。
曲げ角度とローラー距離を光学的に測定することで、従来の手作業による方法に比べて時間を節約し、オペレーターへの影響を軽減できます。値はtestXpertに自動的にインポートされるため、入力エラーを防止できます。
光学測定により、試験終了後ではなく、試験中に曲げ角度を力-変位測定と並行して記録できます。
ひび割れパターン、曲げ角度、および力測定は同期して記録されます。
力、曲げ角度、き裂パターンの相関関係は、試験中いつでもtestXpertで確認できるため、材料の破損を詳細に分析できます。