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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。

名稱 類型 尺寸 下載

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

拉伸測試

簡單拉伸測試
測定r值和n值的拉伸測試
雙軸拉伸測試

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點彎曲測試不僅能測定材料的彎曲性能,也可以直觀的對彎曲邊缘進行評估。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,結合現有試片治具的調整改造,可以滿足各種測試需求。

拉延筋測試

該測試目的是測定金屬薄板與拉延成形模具間的摩擦係數,進而測定該深拉伸工藝的理想潤滑條件,保證避免薄板在深拉伸過程中產生裂紋和褶痕,確保得到合理的工藝流程。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。測試中,一根長條金屬板(典型尺寸300 mm x 30 mm x 2 mm)被軸向夾持在上標準試片夾具中,拉延裝置處於閉合狀態。然後長條試片被穿過拉延裝置中進行拉伸。該過程可以自動重複進行,重複次數可自行定義。拉延裝置的夾持力由電子系統控制,可以保證測試結果的準確性和可再現性。裝置模具可以被快速更換,用於進行其他要求的測試。

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。

小型板彎曲測試

小型板彎曲測試用於測量車輛壁板材料的彎曲變形行為,進而測定在一些變形工藝(如卷邊)或衝擊負載下金屬材料的失效點。該測試可以使用3點或4點彎曲測試裝置配合材料試驗機進行。

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