⚙️ Próba zginania metali
Badanie zdolności materiałów metalowych do odkształceń plastycznych przy zginaniu. Trójpunktowy test z trzpieniem o określonej średnicy do zadanego kąta.
Przegląd
Próba zginania jest technologiczną metodą badania metali, służącą do oceny zdolności materiału do odkształceń plastycznych przy zginaniu. Badanie polega na zginaniu próbki o przekroju prostokątnym, kwadratowym lub okrągłym na trzpieniu (stemplu) o określonej średnicy, aż do osiągnięcia wymaganego kąta zgięcia (najczęściej 180°), bez wystąpienia pęknięć na stronie rozciąganej.
Norma PN-EN ISO 7438 określa metodę trójpunktowego zginania, w której próbka spoczywa symetrycznie na dwóch podporach, a siła przykładana jest za pomocą trzpienia pośrodku rozpiętości. Próba jest zaliczona (pozytywna), jeśli po zgięciu do wymaganego kąta na stronie rozciąganej nie ma widocznych pęknięć — nie określa się wartości liczbowych jak w próbie rozciągania.
Próba zginania jest szczególnie ważna w badaniach złączy spawanych (PN-EN ISO 5173) — pozwala ocenić plastyczność spoiny i strefy wpływu ciepła. Jest również obowiązkowa przy badaniu prętów zbrojeniowych do betonu (PN-EN ISO 15630-1) — pręt musi dać się zgiąć na trzpieniu o średnicy 3d–8d (zależnie od gatunku) bez pęknięć.
Badanie stosuje się także do blach, taśm, drutów i rur. Średnica trzpienia i kąt zgięcia zależą od materiału, grubości próbki i wymagań normy wyrobowej. Im mniejszy trzpień (ostrsze zgięcie) i większy kąt — tym wyższe wymagania plastyczności.
Zasada metody
Próbka metalowa o przekroju prostokątnym umieszczana jest symetrycznie na dwóch podporach walcowych w maszynie wytrzymałościowej. Siła zginająca przykładana jest za pomocą trzpienia (stempla) o średnicy D, prostopadle do osi próbki, pośrodku rozpiętości. Próbka zginana jest ze stałą prędkością trawersy aż do osiągnięcia wymaganego kąta zgięcia α (typowo 90° lub 180°). Po zdjęciu obciążenia ocenia się wizualnie stronę rozciąganą próbki — brak widocznych pęknięć oznacza wynik pozytywny.
Zastosowania
- Badanie plastyczności prętów zbrojeniowych (PN-EN ISO 15630-1)
- Kwalifikacja technologii spawania — próbki z złączy spawanych
- Kontrola jakości blach stalowych (próba gięcia technologicznego)
- Badanie drutów i prętów stalowych (ciągnionych, walcowanych)
- Ocena plastyczności metali nieżelaznych (aluminium, miedź)
- Kontrola jakości rur — próba spłaszczania i zginania
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Kąt zgięcia | 90° lub 180° (wg normy wyrobowej) |
| Średnica trzpienia D | Zależna od materiału i grubości: 0,5a–10a (a = grubość próbki) |
| Rozstaw podpór | D + 2,5a ± 0,5a (a = grubość próbki) |
| Prędkość zginania | Wolna, niekontrolowana (bez udarów) |
| Temperatura badania | 10–35°C (pokojowa) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 7438:2021
- Tytuł (PL)
- Metale — Próba zginania
- Title (EN)
- Metallic materials — Bend test
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie próbki
Pobrać próbkę z wyrobu wg normy wyrobowej. Obrabiać krawędzie (stępić ostre krawędzie promieniem r ≤ 1/10 grubości). Zmierzyć wymiary.
2. Dobór parametrów badania
Na podstawie normy wyrobowej dobrać: średnicę trzpienia D, rozstaw podpór, kąt zgięcia. Zamontować odpowiedni trzpień i ustawić podpory.
3. Umieszczenie próbki
Umieścić próbkę symetrycznie na podporach. Strona z ewentualnymi wadami (spoina, strona walcowania) powinna być rozciągana.
4. Zginanie próbki
Przykładać siłę za pomocą trzpienia ze stałą, wolną prędkością trawersy. Zginać aż do osiągnięcia wymaganego kąta (90° lub 180°).
5. Osiągnięcie kąta docelowego
Przy 180° — docisnąć ramiona próbki równolegle (z wkładką o grubości D). Przy 90° — zatrzymać przy osiągnięciu kąta prostego.
6. Oględziny strony rozciąganej
Wyjąć próbkę z maszyny. Obejrzeć stronę rozciąganą pod lupą 5×–10×. Szukać pęknięć, naderwań i rozwarstwień.
7. Ocena wyniku
Wynik pozytywny: brak widocznych pęknięć na stronie rozciąganej. Dopuszczalne drobne rysy powierzchniowe i pomarańczowa skórka. Pęknięcia na krawędziach — odrzucenie.
8. Dokumentacja
Sporządzić sprawozdanie: materiał, wymiary próbki, D trzpienia, kąt zgięcia, wynik (pozytywny/negatywny), zdjęcie próbki po zgięciu.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Maszyna wytrzymałościowa uniwersalna | ZwickRoell Z100, Instron 5982, MTS Criterion — z przystawką do zginania | 100 000–400 000 PLN |
| Przystawka do próby zginania | Komplet trzpieni Ø6–60 mm + podpory regulowane, ZwickRoell, Instron | 10 000–30 000 PLN |
| Kątomierz / szablon kąta | Do pomiaru kąta zgięcia z dokładnością ±1° | 100–500 PLN |
| Suwmiarka | Mitutoyo 500-197, dokładność 0,01 mm — do pomiaru wymiarów próbki | 200–600 PLN |
| Lupa powiększająca 5×–10× | Do oceny wizualnej strony rozciąganej po zgięciu | 50–300 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Próbki znormalizowane | — | Próbki płaskie lub okrągłe, wymiary wg normy wyrobowej, obrobione mechanicznie |
| Środek kontrastowy (opcjonalnie) | — | Penetrant kolorowy do wykrywania mikropęknięć na powierzchni zgięcia |
| Olej maszynowy | — | Do smarowania trzpienia i podpór — zmniejszenie tarcia podczas zginania |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Maszyna wytrzymałościowa — ryzyko zmiażdżenia, nie zbliżać rąk do strefy trzpienia
- Próbka po zgięciu — ostre krawędzie, ryzyko skaleczenia, stosować rękawice
- Sprężynowanie próbki — ryzyko uderzenia po zwolnieniu obciążenia
- Okulary ochronne obowiązkowe (ryzyko odprysku przy ewentualnym pęknięciu)