Ensaio de flexão de curto span para materiais metálicos conforme VDA 238-100 e GMW 15421
A VDA 238-100, assim como a GMW 15421 (Norma Global de Engenharia da General Motors), descreve o realização de um ensaio de flexão de curto span em amostras feitas de materiais metálicos, como ligas de alumínio e aços de alta resistência (resistência à tração Rm ≥ 780 MPa). Desde 2017, as exigências para o dispositivo de ensaio são muito rigorosas, para que o ângulo de flexão medido reflita apenas o próprio material e não seja influenciado pelo dispositivo de ensaio. Assim, a capacidade de conformação do material pode ser avaliada de forma mais precisa.
As informações a seguir fornecem uma visão abrangente. Para garantir a execução conforme a norma do ensaio de flexão de curto span, a aquisição da norma completa é indispensável.
Objetivo e Área de aplicação Solução de ensaio ZwickRoell Preparação de amostras & Amostras Requisitos de rigidez Procedimento de ensaio Opções de automação Solicitar consultoria Downloads
VDA 238-100 Objetivo e Área de Aplicação
O ensaio de flexão de curto span conforme VDA 238-100, consolidou-se mundialmente como um método para avaliar as propriedades de conformação e dobramento de chapas metálicas. É utilizado para determinar o ângulo de flexão, por exemplo, de painéis de carroceria, com o objetivo de inferir sobre o comportamento de deformação e a suscetibilidade à falha de materiais metálicos durante processos de conformação com componentes de dobramento predominantes (como operações de dobramento) ou sob cargas de impacto.
A norma foi desenvolvida em cooperação com fabricantes e fornecedores da indústria automotiva para estabelecer um padrão uniforme para aplicações automotivas em todo o mundo. Além da VDA 238-100, muitos fabricantes e fornecedores automotivos também utilizam normas específicas de OEMs, como a GMW 15421 da General Motors (Norma Global de Engenharia da General Motors), que desempenha um papel particularmente importante no mercado norte-americano.
A solução de ensaio da ZwickRoell para ensaios de flexão de curto span atende aos mais altos padrões de precisão e rigidez, estando disponível para procedimentos de ensaio conforme as normas VDA 238-100 e GMW 15421.
Ensaio de flexão em placas segundo VDA 238-100 com ZwickRoell
Sistemas de medição óptica e processos automatizados proporcionam resultados reproduzíveis para a interpretação confiável de processos de conformação e a validação de simulações:
- Medição óptica do ângulo de flexão diretamente na amostra – rastreável em tempo real.
- Máxima rigidez do dispositivo de ensaio
- Transmissão automatizada de dados e avaliação em tempo real no software testXpert
- Captura de imagens de fissuras sincronizada no tempo
- Influência mínima do operador
O dispositivo de ensaio de flexão de curto span da ZwickRoell foi desenvolvido em colaboração com um grande fabricante automotivo. Ela não apenas atende aos requisitos da VDA 238-100 e GMW 15421, mas também é perfeitamente adaptada ao dia a dia dos ensaios: Fácil manuseio, mínima influência do operador e suporte inteligente por meio de opções de medição e análise ópticas.
Você também utiliza a máquina de ensaio para outras aplicações? Não é necessário remover o dispositivo de ensaio. Vários suportes de amostras ou ferramentas de ensaio podem ser montados diretamente no dispositivo de flexão de placas usando um adaptador.
"Por meio da nossa estreita colaboração com os principais atores do setor, sabemos que um ângulo de flexão elevado é um critério central para alta qualidade do material. Para isso, por sua vez, a alta rigidez do dispositivo de ensaio é fundamental. E exatamente isso esteve no foco do desenvolvimento. Mas também uma operação simples, rápida e segura era importante para nós — pois assim o equipamento atende às exigências do uso diário. Junto com os clientes, ensaiamos e desenvolvemos intensamente o dispositivo de ensaio. Assim, surgiu um produto que, além da precisão técnica, oferece sobretudo uma coisa: conhecimento prático genuíno e aplicado.”
Dr. Erhard Reimann, gerente de produto para sistemas de ensaio estáticos para metais
Quer saber mais? Entre em contato agora
VDA 238-100 Preparação das amostras e amostras
A qualidade da preparação das amostras tem grande influência no ensaio. Por isso, a VDA 238-100 prevê várias etapas para uma preparação cuidadosa das amostras. A superfície da amostra deve estar limpa e as bordas devem ser, se necessário, desbarbadas, lixadas ou tratadas de outra forma.
As amostras para o ensaio de flexão em pequenos pratos são pequenas chapas metálicas planas com tamanho padrão de 60 mm × 60 mm. Se forem esperadas forças de ensaio elevadas, a largura da amostra pode ser reduzida em acordo com o cliente.
Materiais com alta capacidade de conformação podem ser pré-alongados para uma caracterização mais precisa.
VDA 238-100 Requisitos de rigidez para o dispositivo de ensaio
A rigidez do dispositivo de ensaio é determinante para os resultados do ensaio. Se a rigidez for baixa, a deformação do dispositivo de ensaio influencia o ângulo de flexão determinado, ou seja, o valor medido será menor do que o real. Para ângulos de flexão αsoll superiores a 130°, deve-se comprovar a rigidez do dispositivo de ensaio. Com uma força do punção de 3000 N, a expansão total dos roletes não deve ultrapassar 0,1 mm (Fonte:VDA 238‑100:2020‑07, Ponto 4 – Instalação e Equipamentos de Ensaio, Editor: Associação Alemã da Indústria Automobilística (VDA – Verband der Automobilindustrie e.V.).
A elevada rigidez exigida é atendida pelo nosso dispositivo de ensaio para ensaios de flexão em plaquetas, com a mais alta precisão.
Preparação do ensaio conforme a norma VDA 238-100
O dispositivo de flexão é posicionado na máquina de ensaios de forma que os roletes fiquem paralelos e centralizados sob o punção de flexão com uma tolerância de ±0,05 mm. A distância entre os roletes é definida na VDA 238-100 como uma função do ângulo de curvatura alvo calculado αset:
| Espaçamento entre os roletes em função do ângulo de curvatura alvo αset | |
|---|---|
| Aço | 2 tm + 0,5 mm |
| Ligas de alumínio αset ≤ 130° | 2 tm |
| Ligas de alumínio αset > 130° | 2 tm + 0,5 mm para t ≤ 2,0 mm |
tm = Espessura da amostra antes do ensaio, t = espessura nominal
As amostras devem ser posicionadas simetricamente sobre os rolos, de modo que a força seja aplicada com o punção de flexão exatamente no centro da distância de apoio. Dependendo do material e da espessura da amostra, o raio do punção de flexão é escolhido da seguinte forma:
| Raio da matriz de flexão | |
|---|---|
| Aço (Rm ≥ 780 MPa) | 0,4 mm |
| Ligas de alumínio | 0,2 mm para t ≤ 2,0 mm 0,4 mm para t > 2,0 mm |
VDA 238-100 Execução do ensaio
A amostra é dobrada com velocidades de ensaio definidas até que um dos três critérios de desligamento seja atingido:
- Redução de força:
Aço = 60 N
Alumínio t ≤ 2,0 mm = 30 N
Alumínio t > 2,0 mm = 60 N - Desligamento com base no curso da travessa, que garante um ângulo de flexão após a queda de força esperada de 30 N ou 60 N e antes do travamento
- Desligamento em caso de aumento significativo da força
Determinação do ângulo de flexão
Para a avaliação, a VDA 238-100 descreve três métodos para a determinação do ângulo de flexão:
- Manual (αₘ) conforme o Apêndice C: O ângulo de flexão α é medido manualmente com um transferidor após a remoção da amostra do dispositivo de flexão. Neste caso, mede-se apenas a deformação plástica.
- Cálculo (α꜀) conforme o Apêndice D: O ângulo de flexão α꜀ é calculado por meio de software com base no movimento da travessa, abrangendo tanto a deformação plástica quanto a elástica.
- Óptico (αₒ) conforme o Apêndice E: O ângulo de flexão αₒ é determinado com a ajuda de um sistema de câmeras de alta precisão durante a aplicação da carga na amostra. Para isso, uma câmera mede o ângulo de flexão diretamente na amostra durante o ensaio. Neste ensaio, são medidas tanto a deformação plástica quanto a elástica.
Ensaio automatizado de flexão de pequenas placas
Para resultados de ensaio seguros e precisos, o ensaio de flexão de pequenas placas também pode ser realizado de forma automatizada.
Com o sistema de ensaio roboTest N da ZwickRoell, um robô realiza o manuseio das amostras, assim como a fixação precisa da amostra no dispositivo de flexão. Influências do operador, como a temperatura ou umidade das mãos, assim como a fixação inclinada ou imprecisa das pequenas amostras, podem ser completamente eliminadas pelo robô.
Um leitor escaneia, no início, o código de identificação aplicado à amostra de chapa e, assim, garante uma atribuição segura dos dados da amostra aos resultados do ensaio.
Como o ensaio de flexão de plaquinhas pode ser realizado em chapas com diferentes espessuras, no passo seguinte a espessura da amostra é determinada em uma estação de medição de espessura. O cutelo de flexão necessário para a espessura da amostra é selecionado pelo robô e inserido no dispositivo de ensaio. Além disso, o espaçamento dos roletes do dispositivo de flexão é ajustado automaticamente ao cutelo de flexão.
Com a automação do ensaio de flexão de pequenas placas conforme VDA 238-100, o pessoal qualificado de laboratório é liberado de atividades rotineiras e fica disponível para tarefas mais complexas.
Vídeo sobre o ensaio automatizado de flexão de pequenas placas
O ensaio automatizado de flexão de pequenas placas é utilizado neste vídeo porque muitas amostras de diferentes espessuras precisam ser ensaiadas.
O sistema de ensaio automatizado roboTest N garante que as amostras estejam posicionadas da mesma maneira no dispositivo de ensaio em cada ensaio. O fator de influência “ser humano” é reduzido ao mínimo.
Downloads
- Informações do produto: Dispositivo de flexão de 3 pontos para ensaio de flexão em pequenos pratos em materiais metálicos PDF 444 KB
- Informações do produto: Máquinas de ensaio de materiais AllroundLine Z005 a Z100 PDF 1 MB
- Informações do produto: Máquinas de ensaio de materiais ProLine Z005 a Z100 PDF 1 MB
