VM111 Materialen - vormgeven van dunne plaat.pdf - Induteq

11
Uitvoering van de Erichsenproef
Voor de Erichsenproef wordt een proefstuk aan de rand
van een ronde matrijs ingeklemd (zie figuur 3.9). Door
onder de proefplaat een kogelvormig stempel omhoog te
bewegen, ontstaat in de plaat een indrukking. Het kogelstempel
wordt zover omhoog bewogen tot een scheur in
het materiaal ontstaat. De hoogte van de indrukking, die
onder andere afhankelijk is van de dikte van het materiaal,
wordt gebruikt als maat voor de vervormbaarheid/strekbaarheid.
kwalitatief kwantitatief
sterk - zwak R m (treksterkte)
stug - week R p (vloeigrens)
bros - taai A 80
stijf - slap E (Youngs modulus)
figuur 3.6
Relatie kwalitatieve/kwantitatieve grootheden
uit de trekproef
de tweeassige spanningstoestand redelijk benaderd; de
spanning loodrecht op de plaat is verwaarloosbaar. De
drieassige spanningstoestand zal om deze reden niet worden
besproken.
Een speciale vorm van de tweeassige spanningstoestand
wordt onder andere bereikt bij de Erichsenproef, die later
wordt besproken. In deze proef wordt de toestand van
alzijdige strek benaderd. Deze spanningstoestand kan men
zich het beste voorstellen door te bedenken dat er in alle
richtingen in het plaatvlak even hard aan het materiaal
wordt getrokken. Een cirkel op het materiaal blijft dan
een cirkel; deze wordt alleen groter (figuur 3.7). Vergelijk
dit met een opgeblazen ballon waarop vooraf een cirkel is
getekend.
De diametertoename van de cirkel is een maat voor de
vervorming in deze situatie. Uiteraard zal door de vergroting
van het oppervlak het materiaal dunner worden.
figuur 3.7
Tweeassige spanningstoestand: cirkel wordt
groter
Een andere speciale tweeassige spanningstoestand is die
waarbij de (trek)spanning in de lengterichting tweemaal
zo groot is als de (trek)spanning in de breedterichting. De
spanning in de dikterichting is gelijk aan nul. In deze toestand
treedt alleen verlenging op in de lengterichting. De
breedte blijft gelijk. Vanwege het constant blijven van
het materiaalvolume neemt ook in dit geval de dikte af.
Deze toestand wordt plane strain (vlakke rek) genoemd.
Onze denkbeeldige cirkel op het oppervlak wordt nu langer
maar zonder smaller te worden (zie figuur 3.8). Deze
toestand treedt bijvoorbeeld op bij het persen van rillen
(zie VM 110 “Dieptrekken”).
figuur 3.8
Plane strain: cirkel wordt uitgetrokken tot ellips
zonder smaller te worden
figuur 3.9
Gereedschap voor de Erichsenproef volgens
norm DIN 50 101
3.3 Eigenschappen van belang bij omvormen
3.3.1 Versteviging
Tijdens het uitvoeren van de trekproef neemt men waar
dat de spanning continu stijgt, met andere woorden, dat
de weerstand die het materiaal tegen de voortgaande vervorming
biedt steeds groter wordt. Dit verschijnsel, dat
bij elke koude deformatie van metalen optreedt, wordt de
versteviging genoemd. Het is in wezen een sterker (maar
tegelijkertijd brosser) worden van het materiaal.
Versteviging treedt op bij processen zoals walsen, buigen,
draadtrekken, wringen, hameren enz., maar ook bij dieptrekken,
strekken, ponsen en knippen.
n-waarde
De mate van versteviging wordt vastgelegd in de
verstevigingsexponent n.
De verstevigingsexponent n wordt gedefinieerd (zie
NEN-EN 10130) als de exponent in de wiskundige vergelijking
van de verhouding tussen de werkelijke spanning σ
en de werkelijke rek ε (bij het in één richting aanbrengen
van de belasting): σ=K.ε n (K is een constante).
Een materiaal met een hoge n-waarde verstevigt meer
dan een materiaal met een lage n-waarde. De n-waarde is
altijd kleiner dan 1 (figuur 3.10). De n-waarde is vooral
van belang bij strekbewerkingen, zoals bij de Erichsenproef.
Gebleken is dat bij strekvervormingen van materialen met
een hoge n-waarde de rek gelijkmatiger wordt verdeeld
over het te vervormen onderdeel dan bij materialen met
een lage n-waarde. Bij een lage n-waarde zal dus eerder
plaatselijke insnoering optreden dan bij materiaal met een
hoge n-waarde. Met andere woorden de versteviging van
het materiaal bevordert gelijkmatige vervorming.
Ook bij buigbewerkingen neemt de n-waarde een belangrijke
plaats in. Materialen met een hoge n-waarde hebben,
bij vrijbuigen, een grotere buigstraal als gevolg van de
toegenomen gelijkmatige vervorming. Materialen met een
lage n-waarde kunnen, bij vrijbuigen, een knikverschijnsel
vertonen.