r値とn値を決定する際の課題

金属薄板の製品開発は、現在、成形性に対する影響を最小化しつつ、如何に強度を増加するか、という要求に牽引されています。強度と成形性の間には古典的なトレードオフがありますが、金属薄板メーカーは、著しく強度が改善されているうえに、成形性低下を最小化した、これまでにないハイグレード金属薄板を発表しています。より薄く軽い材料を自動車生産に用いることにより、走行距離あたりの合計排ガスを削減できるので、自動車産業が最も熱心に高強度化を推進しています。塑性ひずみ比（r値）とひずみ硬化指数（n値）は、これらの製品の成形性を決定する、重要な機械的性質です。

r値とは何でしょうか？  －塑性ひずみ比

n値とは何でしょうか？ －ひずみ硬化指数

引張試験の中で、このような成形性特性は、Bluehill Universalソフトウェアを用いて自動的に測定されます。n値を決定するには、降伏点以降、軸方向ひずみを測定する必要があり、特定のひずみで、または特定のひずみ間でn値を決定します。伸び計の精度は、少なくとも高い伸び領域に対応できなければなりませんが、金属の引張試験に関する主要な規格は、高い伸び領域で決定される計算に対して、高い精度を要求していません。従来の接触式伸び計は、試験途中で取り外すように設計されていて、全伸び領域をカバーするには限界があります。高性能非接触式ビデオ伸び計 (AVE 2) やAutoXBiax（自動接触式伸び計）等の最新技術では、試験の最後までひずみ測定ができ、高精度の結果を確保できます。

金属薄板メーカーは、主要な製品合格基準として、塑性ひずみ比（r値）を適用することがよくあります。もし、r値が低い場合には、その金属薄板は不合格になります。従って、塑性ひずみ比測定の精度は重要です。r値の決定には、軸方向のひずみ測定に加えて、横方向のひずみも測定されなければなりません。従来は、このために2つの両立するクリップ式伸び計が必要であり、オペレータは確実な装着と適正な場所を確保しなければなりません。 

軸方向ひずみ測定に自動式伸び計を使用することにより、生産性が改善します。さらに、軸方向と横方向の両方に使用すれば、改善効果はいっそう大きくなります。自動接触式伸び計は、2つのクリップ式伸び計に比べて、試験あたり30%以上速くなります。伸び計が常に試験片の同じ場所に装着されるので、再現性も向上します。

r値とn値の試験に対する伸び計の選択:

下図は、高性能ひずみ測定ソリューションを使う有効性を示しています。伸び計間で不変の所用時間は、試験片形状測定と、試験片挿入、試験時間に関するものです。伸び計の設定時間は変動し、また、クリップ式伸び計は、激しい破断を伴う高強度鋼（ハイテン材）に対しては取り外されなければなりません。

試験中には、試験結果のばらつきや再現性に影響を与える、多くの要因があります。r値とn値を決定する際のばらつきに関する、最も一般的な原因は：　（通常、r値はn値よりも、これらの変動に敏感です。）: