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適用於金屬材料的 VDA 238-100 小型板彎曲測試

VDA 238-100 說明如何在以金屬材料製成的試樣上進行小型板彎曲測試,例如鋁合金及超高強度鋼(拉伸強度 Rm ≥ 780 MPa)。自 2017 年起,測試治具的要求便極為嚴格,確保測得的彎曲角度只會反映材料本身的特性,而不會受測試夾具的影響。以對材料的成形性進行更好的評估。

下列資訊提供了全面的概述。然而,為確保小型板彎曲測試的執行符合 VDA 238-100 標準,應參閱完整標準

目標與應用 試樣製備與試樣 剛性要求 執行測試 三點彎曲測試套件光學功能 自動化選項 尋求諮詢

VDA 238-100 目標與應用

VDA 238-100 小型板彎曲測試用於測定汽車車身鈑件的彎曲角度。其目標是獲取金屬材料在成形過程中(尤其是以彎曲為主的工序,如壓邊作業)或在碰撞載荷下的變形行為與失效傾向的相關資訊。

該指導方針是由汽車產業製造商與供應商共同制定,旨在建立一套全球統一的汽車應用標準。

VDA 238-100 試樣製備與試樣

試樣製備的品質對試驗結果影響甚鉅。因此,VDA 238-100 規定仔細製備試樣的各項步驟。該試樣表面必須保持清潔,必要時邊緣應進行去毛邊、打磨或其他表面處理。

小型板彎曲測試的試樣為小型扁平金屬板,標準尺寸為 60 mm × 60 mm。若預期測試負荷偏高,可與客戶討論縮減的試樣寬度。

可對具有高成形性的材料進行預拉伸,以便取得更好的特性分析。

VDA 238-100 測試治具的剛性要求

測試治具的剛性對測試結果具有決定性的影響。若剛性偏低,測試治具會有變形,進而影響測定的彎曲角度,即實際測得的彎曲角度會低於應有數值。「當彎曲角度 α設定 > 130° 時,必須驗證測試治具的剛性。衝擊力為 3000 N 時,滾輪的總膨脹量不得超過 0.1 mm”(資料來源:VDA 238-100:2020-07 第 4 節測試裝置及測試設備(Test apparatus and test equipment),出版商:VDA[德國汽車工業協會])。

我們採用專為小型板彎曲測試設計的測試治具,以最高精度滿足所需的高剛性要求。

VDA 238-100 測試準備

將彎曲測試套件置於拉伸試驗機內,使滾輪平行且位於模具正下方居中位置,公差為 ± 0.05 mm。滾輪距離在 VDA 238-100 中定義為計算出之目標彎曲角度 αset 的函數:

2 tm + 0.5 mm
鋁合金材料αset ≤ 130°2 tm
αset > 130°2 tm + 0.5 mm 針對 t ≤ 2.0 mm

tm = 測試前的試樣,t = 標稱厚度

必須將試樣對稱放置於滾輪上,使作用力能夠透過模具施加於支撐距離的中間位置。根據試樣的材質與厚度,依照以下條件選取模具半徑

鋼(Rm ≥ 780 MPa)0.4 mm
鋁合金材料0.2 mm 針對 t ≤ 2.0 mm0.4 mm 針對 t > 2.0 mm

根據 VDA 238-100 執行測試

在規定的測試速度下彎曲試樣,直至滿足以下三項停機條件之一:

  • 作用力降低:
    鋼 = 60 N
    鋁 t ≤ 2.0 mm = 30 N
    鋁 t > 2.0 mm = 60 N
  • 在橫樑行程移動至某一位置時關閉,該位置可確保在預期的施力減少(30 N 或 60 N)後達到彎曲角度,且在夾持之前完成。
  • 在作用力大幅增加時關閉

彎曲角度的測定

VDA 238-100 說明三種用於評估彎曲角度的測定方法:

  • 手動(αₘ):依據附錄 C將試樣從彎曲測試套件中取出後,使用量角器手動測量彎曲角度 α。此時,僅測量塑性變形。
  • 計算(α꜀):依據附錄 D透過軟體輔助,根據橫樑運動計算出彎曲角度 α꜀,該彎曲角度同時涵蓋塑性變形與彈性變形。
  • 光學(αₒ):依據附錄 E在試樣受力過程中使用高精度攝影系統測定的彎曲角度 αₒ。測試過程中,攝相機會直接測量試樣的彎曲角度。此測試測量塑性變形和彈性變形。
產品經理 - Erhard Reimann 博士報告小型板彎曲測試中的關鍵判定標準

「透過與業界領先企業的緊密合作,我們深知彎曲角度是否夠大是判斷高品質材料的一項重要標準。而測試治具的高剛性也同樣至關重要。而這正是開發的重點。但簡單、快速且安全的操作對我們來說同樣重要,因為這可確保夾具能滿足日常使用的需求。我們與客戶共同對測試治具進行密集測試與進一步開發。成果的產品不僅具備技術上的精密性,最重要的是提供:真正且實用的專業知識。 」

Erhard Reimann 博士,金屬靜態測試系統產品經理

使用 ZwickRoell 依據 VDA 238-100 進行小型板材彎曲測試

ZwickRoell 的小型板彎曲測試套件係與某大型汽車製造商合作開發而成。其不僅符合 VDA 238-100 的要求,同時也非常適合日常測試:操作簡便、最不受操作人員影響,還能透過光學測量及分析選項提供智慧支援。

您是否也將這款試驗機用於其他應用?無需移除測試治具。各種試樣座或測試工具可透過轉接器直接安裝於小型板彎曲測試套件上。

小型板彎曲測試套件優點在於:

光學功能:更省時,更多知識
高剛性 = 高準確彎曲角度
可靠且操作簡便

光學功能:更省時,更多知識

光學功能節省時間並可進行對材料失效的詳細分析。

  • 裂紋影像擷取:利用裂紋偵測攝影機,可在測試過程中將開裂過程直接錄製成影片。
  • 相較於傳統的手動方式,彎曲角度及滾輪距離的光學測量可節省時間並減少操作人員影響。測量值自動匯入 testXpert,因此能避免輸入錯誤。
  • 光學測量允許在測試過程中進行作用力-位移測量的同時記錄彎曲角度,而非只能在測試結束後進行。
  • 同步記錄裂紋樣式、彎曲角度以及作用力測量。
  • 在測試過程中,可以隨時在 testXpert 中查看力、彎曲角度和裂紋模式之間的相關性,從而對材料失效進行詳細分析。

高剛性 = 高準確彎曲角度

由於夾具的高剛性,可實現高準確的彎曲角度測定

測試治具完全符合 VDA 238-100 的剛性要求。這可確保在不受測試夾具影響的情況下,準確測得彎曲角度的真實材料特性值。

可靠且操作簡便

可靠的測試結果及最低的操作人員影響

  • 以自動且光學的方式測量彎曲角度的彈性及塑性部分。
  • 自動測量滾輪距離並將測量值傳輸至 testXpert
  • 可依據測得的試樣厚度準確地設定滾輪距離。

自動化小型板彎曲測試

為取得特別可靠且準確的測試結果,亦可將小型板彎曲測試自動化。

搭配 ZwickRoell 的自動化測試系統 roboTest N,由自動化系統 操作試樣並將試樣準確地放入彎曲測試套件中。自動化系統可完全消除手部溫度手部濕度以及金屬試樣角度或未準確插入等操作人員影響。

讀取器會先掃描金屬薄板試樣上的 ID 編碼,確保試樣資料與測試結果相符。

由於小型板彎曲測試可在不同厚度的薄板上進行,下一步是在厚度測量站上測定試樣厚度。自動化系統根據試樣厚度選擇適當的模具,並將其插入測試夾具中。此外,彎曲測試套件的滾輪距離也會因應模具而自動調整。

依據 VDA 238-100 將小型板彎曲測試自動化,讓合格實驗室的人員不用把精力放在例行工作上,而能夠專注於較為複雜的工作。

自動化小型板彎曲測試影片

本影片中使用自動化小型板彎曲測試,因為需要測試許多不同厚度的試樣。

自動測試系統 roboTest N 確保每次測試時,試樣在測試夾具中的位置始終保持一致。人為因素降至最低。

您對小型板彎曲試驗感興趣嗎?


歡迎聯絡我們的產品專家以了解更多資訊。我們期待根據您的需求進一步討論。

聯絡資訊

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