Test savijanja

Testovi savijanja služe za procenu karakteristika savijanja materijala koji se koriste u industriji ili u svrhe istraživanja i razvoja. Pri tome se koriste različiti kontrolni uređaji.

Test savijanja, poznat i kao test zatezanja pri savijanju se koristi za ispitivanje čvrstoća na savijanje materijala i drugih ključnih karakteristika. Destruktivna ispitivanja materijala se koriste za plastiku, kompozite ojačane vlaknima (FRP), metale i keramiku. Testovi savijanja se odvijaju po sličnom redosledu. Na osnovu broja tačaka pritiska i načina oslonca uzorka, razlikuju se:

• test savijanja u jednoj tački
• test savijanja u tri tačke
• test savijanja u četiri tačke

Tokom testova savijanja, standardizovani uzorci (najčešće cilindričnog oblika) precizno se pozicioniraju centralno u merni nosač. Zaobljeni potporni valjci (ležajevi) postavljeni su paralelno jedan uz drugi na određenom razmaku (širina oslonca). Prečnik cilindričnog uzorka je proporcionalan širini oslonca ležajeva. Ispitni utiskivač se spušta ravnomerno i opterećuje uzorak sve dok ne pukne ili ne dostigne unapred definisanu deformaciju. Maksimalno opterećenje primenjeno tokom testa savijanja naziva se sila loma.

Tokom ispitivanja beleže se vrednosti sile savijanja i ugiba. Nakon toga se određuju karakteristike materijala. Kompletan sled testa prikazuje se kroz dijagram naponsko-deformacione zavisnosti i može se dodatno dokumentovati video snimkom. Testovi savijanja služe za utvrđivanje ponašanja ispitivanog materijala pod jednoosnim naprezanjem tokom savijanja. Kod krtih materijala se na ovaj način određuje čvrstoća na savijanje. Pri radu sa duktilnim materijalima i u uslovima granice tečenja, određuju se granica razvlačenja, maksimalni ugao savijanja i Youngov modul elastičnosti.

Tokom ispitivanja materijala testom savijanja, moderni optički sistemi sa kamerama visoke rezolucije pružaju tačne i detaljne prikaze uzorka. Za dokumentovanje ravnih uzoraka, najčešće je dovoljan uređaj sa jednom kamerom. Za precizno merenje složenijih oblika uzoraka koriste se dve kamere. Ispitivač materijala prvo obeležava uzorak nasumičnim tačkastim šablonom ili koristi već prisutnu teksturu površine. Optički merni sistemi primenjuju algoritme za poređenje slika: Na slikama visoke rezolucije prepoznaju deformaciju izazvanu testom savijanja, a zatim izračunavaju ugib na osnovu koordinata piksela tačkastog uzorka.

Kod duktilnih materijala, ako naprezanje savijanja ne prelazi granicu plastične deformacije, ono ostaje u potpunosti elastično. Kako naprezanje savijanja raste, granica tečenja (kritično naprezanje) se najpre prekoračuje u perifernim zonama uzorka. U tim zonama dolazi do plastične deformacije, poznate i kao tok materijala. Granica tačke tečenja je najveće naprezanje savijanja koje lako oblikovani materijali mogu podneti bez trajne deformacije u spoljnim slojevima.

Pojava takve deformacije može direktno biti registrovana pomoću ispitnog utiskivača: Ugib se meri u odnosu na primenjenu silu. Izmerene vrednosti se predstavljaju u obliku dijagrama ugiba u odnosu na silu. Sa stalnim povećanjem ugiba, plastičnoj deformaciji podležu i dublji slojevi uzorka. Ovo je rezultat povećanog naprezanja. Na primeru čelika, granično naprezanje savijanja obično je 10 do 20 % veće od granice tečenja, jer naprezanje raste linearno. Ako se tokom testa savijanja premaši granica tečenja na ivičnim vlaknima, unutrašnja i isključivo elastično opterećena vlakna ometaju tok kretanja.

Testovi savijanja sa duktilnim materijalima se razlikuju od onih izvedenih sa krtim materijalima: Žilavi materijali mogu da trpe ekstremnu plastičnu deformaciju, ali se ne mogu slomiti, bez obzira na jačinu primenjene sile. U najgorem scenariju, uzorak bi se mogao izvući između ležajeva. Zbog toga se test savijanja sa duktilnim uzorkom završava kada je granica tečenja prekoračena. Kod duktilnih materijala, čvrstoća na savijanje se definiše u trenutku kada počne plastična deformacija.

U ispitivanju materijala, uzorci od krtih materijala se savijaju na drugačiji način u odnosu na duktilne. Lome se bez jasno izraženog ponašanja toka materijala. Zbog toga je određivanje granice tečenja kod krtih materijala složenije. Da bi se ipak izračunala čvrstoća na savijanje, meri se najveće naprezanje savijanja pri kojem dolazi do loma uzorka. Čvrstoća na savijanje, ipak, predstavlja proračunatu vrednost koja nije identična stvarnom naprezanju savijanja u materijalu. Još jedna karakteristika testova savijanja kod krtih materijala je ugib pri lomu. Ovaj tehnički termin označava najveći mogući ugib uzorka neposredno pre loma.

Ugib pri lomu zavisi od širine oslonca: Veća rastojanja između oslonaca omogućavaju veći ugib. Za ispitivanje čvrstoće krtih materijala, test savijanja je često prikladniji od testa zatezanja, jer se materijal izlaže isključivo naprezanju savijanja. U slučaju ispitivanja zatezanjem, uzorak bi se prerano slomio, što bi izazvalo poteškoće u merenju. Kod određenih krtih materijala, test zatezanja se zato zamenjuje testom savijanja. U skladu sa DIN EN ISO 178 standardom, kritični materijali obuhvataju termoaktivne pločaste materijale, mase za presovanje, termoplastične mase dobijene ubrizgavanjem i plastike ojačane vlaknima.

Kod ispitivanja savijanjem razlikuju se testovi u 1, 3 i 4 tačke, u zavisnosti od broja tačaka pritiska i načina oslonca uzorka.

Testovi savijanja koriste standardizovane uzorke i izvode se sa tri ili četiri tačke pritiska (test savijanja u 3 tačke, test savijanja u 4 tačke). Test savijanja dovodi ili do loma uzorka, ili do njegove plastične deformacije (samo kod duktilnih materijala). Savremeni optički merni sistemi nove generacije pružaju znatno tačnije rezultate od klasičnih metoda merenja.