W procesach technologicznych takich jak tłoczenie, głębokie ciągnienie czy formowanie plastyczne kluczowe znaczenie ma zdolność materiału do znacznych odkształceń bez powstawania pęknięć. W celu oceny tej właściwości stosuje się specjalistyczne metody badawcze, wśród których istotne miejsce zajmuje metoda Erichsena.
Metoda ta pozwala określić zdolność blach do odkształceń plastycznych w warunkach zbliżonych do rzeczywistych procesów technologicznych.
Definicja metody Erichsena
Metoda Erichsena jest badaniem wytrzymałościowym polegającym na wciskaniu kulistego stempla w próbkę blachy zamocowanej w matrycy, aż do momentu jej pęknięcia.
Wynikiem badania jest liczba Erichsena (IE), określająca maksymalną głębokość odkształcenia przed zniszczeniem.
Zasada działania
Badanie polega na kontrolowanym odkształcaniu próbki poprzez nacisk stempla.
Przebieg badania
| Etap | Opis |
|---|---|
| Przygotowanie próbki | blacha o określonej grubości |
| Zamocowanie | unieruchomienie w uchwycie |
| Obciążanie | wciskanie stempla kulistego |
| Odkształcenie | tworzenie kopuły |
| Zniszczenie | pojawienie się pęknięcia |
Parametr badawczy – liczba Erichsena
Liczba Erichsena wyrażana jest jako:
gdzie:
- – maksymalna głębokość przetłoczenia [mm].
Interpretacja
| Wartość IE | Wniosek |
|---|---|
| niska | mała podatność na odkształcenie |
| wysoka | dobra tłoczność materiału |
Charakter odkształcenia w próbie
Podczas badania materiał poddawany jest złożonemu stanowi naprężenia:
- rozciąganie w dwóch kierunkach,
- lokalne ściskanie przy krawędziach,
- duże odkształcenia plastyczne.
Tabela – przykładowe wartości liczby Erichsena
| Materiał | Liczba Erichsena [mm] |
|---|---|
| Stal niskowęglowa | 8 – 12 |
| Aluminium | 6 – 10 |
| Stal wysokowytrzymała | 4 – 8 |
| Blachy ocynkowane | 5 – 9 |
Wartości zależą od składu chemicznego, struktury i grubości blachy.
Zastosowanie metody Erichsena
Metoda Erichsena jest szeroko stosowana w przemyśle i badaniach materiałowych.
Główne zastosowania
- ocena tłoczności blach,
- kontrola jakości materiałów,
- dobór materiałów do procesów formowania,
- badania porównawcze materiałów,
- analiza wpływu obróbki technologicznej.
Normy i standardy badania
Badanie metodą Erichsena prowadzi się zgodnie z normami.
Przykłady
- EN ISO 20482,
- DIN – normy niemieckie,
- ASTM – standardy międzynarodowe.
Czynniki wpływające na wynik badania
Na wartość liczby Erichsena wpływa wiele parametrów.
Najważniejsze czynniki
| Czynnik | Wpływ |
|---|---|
| Grubość blachy | większa → wyższa wartość IE |
| Struktura materiału | wpływa na plastyczność |
| Tarcie | zmienia rozkład naprężeń |
| Prędkość obciążenia | wpływa na deformację |
| Temperatura | zmienia właściwości materiału |
Interpretacja wyników
Wynik badania pozwala ocenić:
- zdolność do tłoczenia,
- jednorodność materiału,
- podatność na pękanie,
- jakość powierzchni.
Znaczenie metody w technologii formowania
Metoda Erichsena odgrywa istotną rolę w przemyśle blacharskim, szczególnie w produkcji:
- elementów karoserii samochodowych,
- obudów urządzeń,
- elementów AGD,
- konstrukcji cienkościennych.
Podsumowanie
Metoda Erichsena stanowi podstawowe narzędzie oceny tłoczności blach metalowych. Dzięki prostocie i reprezentatywności wyników pozwala na skuteczne określenie przydatności materiałów do procesów formowania plastycznego.
Jej zastosowanie w kontroli jakości oraz projektowaniu technologii produkcji ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia trwałości i niezawodności wyrobów cienkościennych.
