Metallilevyjen muovausominaisuudet autoteollisuudessa

Metallilevyillä täytyy olla hyvät muovausominaisuudet. Tavallisimpia muovausprosesseja, kuten syvävetämistä ja venytysmuovausta säädellään standardinmukaisilla testausmenetelmillä. ZwickRoell:n BUP ohutlevyn testauslaitteet testaavat näitä ominaisuuksia jopa 1 000 kN vetovoimilla. Toinen tärkeä mutta monimutkainen koe on rajamuovattavuuskäyrän määrittäminen. Sen perusteella suunnittelijat voivat määrittää venymälle raja-arvot, joita ei tule ylittää muovauksen aikana. ZwickRoell tekee läheistä yhteistyöstä erikoistuneiden kumppaniensa kanssa kehittääkseen edelleen vetoprosessin aikaiseen venymän mittaukseen tarvittavaa optista mittaustekniikkaa.

Kuumamuokkaus

  • Viime vuosien aikana muottikarkaisusta on tullut entistä tärkeämpi kuumamuokkauksen tuotantomenetelmä. Sen avulla pyritään täyttämään asetetut laatuvaatimukset ja samalla vähentämään kokonaispainoa ja parantamaan törmäysturvallisuutta.
  • Menetelmän tarkoitus on saavuttaa vähemmällä materiaalimäärällä yhtä hyvä tai parempi teräsprofiiliosien jäykkyys, kuin mitä olisi saavutettavissa perinteisillä muokkaustekniikoilla.
  • Useat autonvalmistajat käyttävät näitä prosesseja auton rungon osien tuottamiseen. Näitä osia ovat esimerkiksi A- ja B-pylväät, voimansiirtotunnelit, etu- ja takapuskurien kannattimet, ovien alakarmit, ovien paneelit, pitkittäispalkit, kattotelineet, ja katon kehykset.
  • Perinteiseen muokkaukseen verrattuna kuumamuokkaus on luonnollisesti monimutkaisempaa, ja mahdollistaa suuren lujuuden ja hyvin monimutkaisten osien tuottamisen. Se myös minimoi takaisinjousto-ominaisuudet. Kaikki tämä hyvin lyhyessä ajassa. Näytteet irrotetaan lopputuotteesta ja niiden lujuus määritetään perinteisen kovuusmittauksen lisäksi myös veto- ja taivutuskokeella.

Vetokokeet

Vetokokeet

Yksinkertainen vetokoe

ZwickRoell:llä on laaja valikoima standardinmukaisiin vetokokeisiin tarkoitettuja testausjärjestelmiä aina 2 500 kN kuormituksiin saakka. Nämä järjestelmät antavat tarkkoja mittaustuloksia myös silloin, kun käytetään hyvin suuria kuormituksia.

r- ja n-arvojen määrittäminen

Vetokokeet r- ja n-arvojen määrittämiseen

Ohutlevyiltä odotetaan usein samanaikaisesti sekä hyvää lujuutta että hyvää muovattavuutta. Niiden muovautumisominaisuuksien luonnehtimiseksi määritellään usein r- ja n-arvot vetokokeen avulla. n-arvo kuvaa lujittumista (jännitteen lisääntymistä) plastisen muodonmuutoksen aikana aina tasavenymään saakka, kun taas r-arvo kuvaa pystysuuntaista anisotropiaa. n-arvo määritellään vetokokeen jännitystietojen ja venymäarvojen perusteella. r-arvon määrittäminen puolestaan edellyttää myös kurouman mittaamista.

Kaksiaksiaalinen vetokoe

Kaksiaksiaalinen vetokoe

Kaksiaksiaalinen vetokoe on erityisominaisuus, joka mahdollistaa muovautumisominaisuuksien määrittämisen. Tätä koetta käytetään pääasiassa tutkimustoiminnassa ja tuotekehityksessä. Se mahdollistaa ennalta määrättyjen jännitysarvojen kohdistamisen näytteen risteyskohtaan ja niiden tutkimisen. ZwickRoell valmistaa nämä koestuskoneet asiakkaan toiveiden mukaisesti. Useimmissa tilanteissa venymä mitataan optisesti. ZwickRoell tarjoaa tähän kahta erilaista testausratkaisua. ZwickRoell pyrkii yhdessä kumppaniensa kanssa kehittämään uusia ratkaisuita entistä suuremman tarkkuuden venymän mittauksille.

Murtumissitkeyden testaaminen

Metallisten materiaalien murtumissitkeyden (KIc) testaaminen on tärkeää turvallisuuden näkökulmasta. Tätä tietoa tarvitaan esimerkiksi lentokoneiden, voimalaitosten ja autojen valmistuksessa. Murtumissitkeys määritellään käyttäen näytettä, johon on luotu keinotekoinen alkumurtuma. Näytettä kuormitetaan, kunnes se murtuu. Murtumasitkeys voidaan määrittää voima-muodonmuutos -käyrän ja murtuman pituuden perusteella.

Taivutuskoe

Kolmipistetaivutuskoetta käytetään paitsi taivutusominaisuuksien määrittämiseen, myös taivutussärmän visuaaliseen arvioimiseen. Etenkin hitsaussaumojen visuaalinen arviointi taivutuskokeen aikana on tavallista. ZwickRoell:n erilaisten taivutustyökalupakettien yhdistäminen olemassa oleviin kiinnittimiin on osoittautunut erinomaiseksi ratkaisuksi.

Vetokynnyksen määrittäminen

Tämän kokeen tarkoituksena on määrittää metallilevyn ja syvävetotyökalun välinen kitkakerroin, jotta osataan valita sopiva voiteluaine prosessia varten. Tämä auttaa välttämään säröjen ja poimujen syntymisen ja varmistamaan sulavan syvävedon. Vetokynnys-työkalu on helppo asentaa tavanomaiseen koestuskoneeseen. Tässä kokeessa käytetään yleensä metallinauhaa, jonka mitat ovat 300 mm x 30 mm x 2 mm. Näyte kiinnitetään aksiaalisesti ylempään standardinmukaiseen kiinnittimeen ja vetokynnystyökalu suljetaan. Tämän jälkeen nauha vedetään vetokynnystyökalun läpi. Tämä toimenpide voidaan toistaa automaattisesti halutulla määrällä toistokertoja. Vetokynnystyökalun digitaalisesti ohjattu kiinnitysvoima takaa tarkat ja vertailukelpoiset testaustulokset. Työkalun painin voidaan helposti vaihtaa vastaamaan erilaisia testaustarpeita.

Korkean nopeuden vetokoe

Aineen käyttäytyminen suurissa venymänopeuksissa on keskeisen tärkeää autoteollisuuden kannalta. Onnettomuuksiin liittyy suurinopeuksisia materiaalien muodonmuutoksia. Tämä tulee ottaa huomioon autojen suunnittelussa. Tarvittavat ominaisarvot määritellään ZwickRoell:n HTM-sarjan korkean nopeuden vetokoestuskoneilla. Nämä servohydrauliset koestuskoneet kykenevät tuottamaan näytteisiin jopa 160 kN kuormituksen, ja saavat aikaan jopa 20 m/s muodonmuutosnopeuksia.

Levyn taivutuskoe

Levyn taivutuskoe määrittää ajoneuvon runkopaneeliarkkien taivutuskulman, muodonmuutoskäyttäytymisen, ja murtumisherkkyyden tärkeimpien muokkausprosessien (esim. reunataivutuksen) aikana, sekä törmäyksen aikaisen kuormituksen aikana. Nämä kokeet voidaan suorittaa kolmipiste- tai nelipistetavutuskokeina erityisellä taivutustyökalupaketilla. 
Ylös