مهمترین معیار در انتخاب یک ماده مربوط به عملکرد قطعه است – کیفیت هایی مانند استحکام، چگالی، سفتی و مقاومت در برابر خوردگی. برای مواد ورق، قابلیت شکل‌دهی در یک فرآیند معین، که اغلب شکل‌پذیری آن نامیده می‌شود، نیز باید در نظر گرفته شود.
برای ارزیابی شکل پذیری، باید بتوانیم رفتار ورق را به روشی دقیق توصیف کنیم و خصوصیات را به شکل ریاضی بیان کنیم. ما همچنین باید بدانیم که چگونه می توان خواص را از آزمایش های مکانیکی به دست آورد.
تا آنجا که ممکن است، هر ویژگی باید به شکلی اساسی بیان شود که مستقل از آزمون مورد استفاده برای اندازه گیری آن باشد. سپس می‌توان از این اطلاعات به‌صورت کلی‌تر در مدل‌های فرآیندهای مختلف شکل‌دهی فلز که در فصل‌های بعدی معرفی می‌شوند، استفاده کرد.
در شکل دهی ورق فلز، دو رژیم مورد علاقه وجود دارد – تغییر شکل الاستیک و پلاستیک. شکل دادن به یک ورق به شکلی مشخص، مستلزم جریان دائمی “پلاستیک” است و کرنش‌های موجود در ورق می‌تواند بسیار بزرگ باشد. هر زمان که روی یک عنصر ورق تنش وجود داشته باشد، مقداری کرنش الاستیک نیز وجود خواهد داشت.
این مقدار کوچک خواهد بود، معمولاً کمتر از یک قسمت در هزار. اغلب نادیده گرفته می شود، اما می تواند تأثیر مهمی داشته باشد، به عنوان مثال زمانی که یک پانل از قالب برداشته می شود و نیروهای شکل دهنده تخلیه می شوند که منجر به تغییر شکل الاستیک یا “بازگشت فنری” می شود.
تست کشش
به دلایل تاریخی و از آنجایی که انجام آزمایش آسان است، بسیاری از خواص مواد آشنا بر اساس اندازه گیری های انجام شده در آزمایش کشش است. برخی از آنها مخصوص آزمون هستند و نمی توان آنها را به صورت ریاضی در مطالعه فرآیندهای شکل دهی استفاده کرد، در حالی که برخی دیگر ویژگی های اساسی کاربرد عمومی تر هستند. از آنجایی که بسیاری از خصوصیات آزمایش کششی خاص یا غیربنیادی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، در این مرحله توضیح داده می‌شوند و در مورد تأثیر آنها بر فرآیندها توضیحاتی داده می‌شود، حتی اگر این کار فقط به صورت کیفی انجام شود.
یک قطعه آزمایش کششی در شکل 1.1 نشان داده شده است. این نمونه برای تعدادی از قطعات تست استاندارد است که دارای یک مقطع موازی و کاهش یافته برای طولی است که حداقل چهار برابر عرض w0 است. ضخامت اولیه t0 است و بار روی نمونه در هر لحظه، P، توسط یک لودسل در دستگاه آزمایش اندازه گیری می شود. در وسط نمونه، طول سنج l0 توسط یک کشش سنج نظارت می شود و در هر لحظه طول گیج جریان l و پسوند l = l – l0 است. در برخی آزمایش‌ها، ممکن است از یک کشش سنج عرضی نیز برای اندازه‌گیری تغییر عرض استفاده شود، یعنی w = w – w0. در طول آزمایش، بارگذاری و پسوند در یک سیستم جمع آوری داده ثبت می شود و یک فایل ایجاد می شود. سپس این مورد تجزیه و تحلیل می شود و نمودارهای مختلف خواص مواد را می توان ایجاد کرد.
نمودار بار – گسترش
پسوند الاستیک آنقدر کوچک است که دیده نمی شود. نمودار رفتار اصلی ماده را نشان نمی دهد زیرا پاسخ ماده را به یک فرآیند خاص، یعنی گسترش یک نوار کششی با عرض و ضخامت معین توصیف می کند.
با این وجود، اطلاعات مهمی را ارائه می دهد. یک ویژگی بار تسلیم اولیه Py است که در آن تغییر شکل پلاستیک شروع می شود. تسلیم اولیه توسط ناحیه ای دنبال می شود که در آن تغییر شکل در نوار یکنواخت است و بار افزایش می یابد.
این افزایش به دلیل سخت شدن کرنش است، که پدیده ای است که توسط اکثر فلزات و آلیاژها در شرایط نرم نشان داده می شود که به موجب آن استحکام یا سختی مواد با تغییر شکل پلاستیک افزایش می یابد.
در طول این بخش از آزمایش، سطح مقطع نوار کاهش می‌یابد در حالی که طول آن افزایش می‌یابد. زمانی به نقطه ای می رسد که اثر کرنش سخت شدن فقط با نرخ کاهش سطح متعادل شود و بار به حداکثر Pmax برسد. فراتر از این، تغییر شکل در نوار یکنواخت نیست و یک گردن منتشر در بخش کاهش یافته ایجاد می شود. اکستنشن غیر یکنواخت در داخل گردن ادامه می یابد تا زمانی که نوار از کار بیفتد.
