ASTM E8/ASTM E8M: Zkouška tahem kovových materiálů
Zkouška tahem podle normy ASTM E8 / ASTM E8M je klíčovou metodou pro stanovení mechanických vlastností kovových materiálů při okolní teplotě. V praxi však často dochází k tomu, že výsledky nejsou reprodukovatelné nebo se obtížně porovnávají. Příčinou bývají detaily uspořádání nebo řízení rychlosti zkoušky či vliv obsluhy. ZwickRoell nabízí komplexní řešení, která vám pomohou dosahovat spolehlivých a reprodukovatelných výsledků. Od přesného měření rozměrů zkušebního tělesa přes řízení zkoušky až po vyhodnocení v souladu s normou – každý krok je navržen tak, aby minimalizoval zdroje chyb.
Časté zdroje chyb Postup zkoušky a zkušební vybavení Možnosti automatizace Často kladené dotazy k normám Požádat o konzultaci
ASTM E8 / ASTM E8M: Přehled důležitých bodů
- Norma ASTM E8 / ASTM E8M popisuje zkoušku tahem kovových materiálů při pokojové teplotě. Tato zkouška slouží ke stanovení meze kluzu a smluvní meze kluzu, pevnosti v tahu, prodloužení při přetržení a kontrakce průřezu. Získané hodnoty představují základ pro porovnávání materiálů, kontrolu kvality a certifikaci.
- Normy ASTM E8 a ASTM E8M se v mnoha ohledech liší. Norma ASTM E8 používá jednotky měření veličin v palcích a librách, norma ASTM E8M uvádí veličiny v jednotkách SI. Další rozdíl je v počáteční měřené délce u kruhových vzorků (4D oproti 5D), což je častou příčinou obtížně reprodukovatelných výsledků.
- Největší vliv na rozptyl výsledků však často nemá samotný zkušební stroj, ale způsob přípravy zkušebních těles, stanovení průřezu, měření deformace, vyrovnání vzorků, volba zkušební rychlosti a obsluha.
- Zejména u slitin, které jsou citlivé na rychlost deformace, mohou různé metody řízení zkoušky (metoda A, B nebo C) vést k výrazně odlišným výsledkům. Pečlivý výběr metody a konzistentní nastavení zkušebních parametrů jsou proto zásadní předpoklady pro dosažení reprodukovatelných výsledků.
- Norma ASTM E8 doporučuje řízení deformační rychlosti podle metody B (uzavřená smyčka), protože tato metoda výrazně omezuje vliv zkušebního systému nebo upnutí a tuhosti stroje na výsledky a významně zvyšuje spolehlivost a porovnatelnost naměřených hodnot.
- Díky řešení ZwickRoell, které kombinuje špičkovou zkušební techniku, standardizované procesy a software testXpert získáte jistotu reprodukovatelných výsledků. Naše stroje a systémy se hodí pro jednoduché manuální aplikace i pro automatizované zkušební procesy. Tato řešení minimalizují vliv obsluhy a umožňují provádět zkoušky v souladu s normou ASTM E8 rychle, efektivně a sledovatelně s kompletní auditovatelnou dokumentací.
Zkoušky podle ASTM E8 v praxi: Časté zdroje chyb a jejich vliv na výsledky zkoušek
- O kvalitě výsledků zkoušky se rozhoduje už při přípravě zkušebního tělesa. Nedodržení rozměrů a tolerancí stanovených normou, zpevnění materiálu po řezání nebo stříhání bez odpovídajícího následného opracování či poškození měřené oblasti mohou ovlivnit chování materiálu a snížit reprodukovatelnost výsledků zkoušky.
- Nepřesné měření rozměrů vzorků: Výpočet všech napěťových charakteristik vychází z počáteční plochy průřezu zkušebního tělesa. Chyba pouhého 1 % ovlivní mez kluzu, pevnost v tahu i další výsledné hodnoty. Může také negativně ovlivnit vypovídací hodnotu celé zkoušky. Přesnost měření je základem pro získání spolehlivých výsledků.
- Vyrovnání a upnutí vzorků: Přesná aplikace zatížení je jedním z klíčových předpokladů pro dosažení spolehlivých a validních výsledků zkoušky. I nepatrná nesouosost při upínání, nerovnoměrné upínací síly nebo nevhodně zvolené upínací čelisti mohou způsobit prokluz zkušebního tělesa nebo jeho porušení v oblasti upnutí. To může vést k lokálním koncentracím, předčasnému lomu nebo většímu rozptylu měřených hodnot, zejména u miniaturních a zmenšených vzorků. Správná volba upínacích čelistí a odpovídajících vložek zajišťuje reprodukovatelné upnutí a vytváří předpoklady pro spolehlivé výsledky zkoušek, zejména při zkouškách metodami A a C.
- Výběr průtahoměru a kalibrace: Přesné měření deformace je klíčové pro správné stanovení meze kluzu a smluvní meze kluzu. Ruční měření po zkoušce zvyšuje vliv obsluhy na výsledky. Systematické chyby při měření deformace mohou vznikat také v důsledku nesprávné kontaktní síly nebo polohování vzorku, nedostatečné kalibrace či použití průtahoměrů, které nesplňují požadavky příslušné třídy přesnosti.
- V praxi navíc často dochází k záměně prodloužení při přetržení a prodloužení po přetržení. Nesprávné porovnávání nebo interpretace těchto parametrů může vést k chybnému hodnocení materiálu a následně i k nesprávným rozhodnutím o jeho použití.
- Správná a jednotná volba zkušební rychlosti: Metody řízení zkušební rychlosti A, B a C mohou vést k významným rozdílům v naměřených hodnotách meze kluzu a smluvní meze kluzu, zejména u materiálů citlivých na změnu deformační rychlosti. Proto je nezbytné, aby zkušební laboratoř i zadavatel zkoušky předem jednoznačně stanovili metodu i všechny parametry zkoušky.
- Vliv obsluhy: Ruční upínání vzorků, měření i vyhodnocování výsledků mohou vést k větším rozdílům mezi výsledky zkoušek, zejména pokud se testuje velký počet vzorků.
Důsledné dodržování správných postupů v každém kroku pomáhá minimalizovat chyby a získat kvalitní data. Zkušební stroje a systémy ZwickRoell omezují negativní vlivy a zajišťují spolehlivé, přesné a reprodukovatelné provádění všech klíčových kroků zkušebního procesu.
Rádi byste také prováděli své zkoušky reprodukovatelně a v souladu s normou ASTM E8?
Naši odborníci z místního zastoupení vám pomohou navrhnout řešení přesně podle vašich požadavků. Doporučí vhodný zkušební systém i optimální příslušenství – od průtahoměru a upínacích čelistí až po řešení pro automatizaci odpovídající objemu zkoušených vzorků.
Sjednejte si nezávaznou konzultaci ještě dnes.
Provádění zkoušky tahem podle ASTM E8 / ASTM E8M se ZwickRoell
Kritické fáze zkušebního postupu a řešení ZwickRoell:
Měření rozměrů vzorků Výběr zatěžovacího rámu a snímače síly Výběr upínacích čelistí Rychlost zkoušky a metoda řízení Výběr průtahoměru Možnosti automatizace
Jak zkouška probíhá:
Při zkoušce tahem podle ASTM E8 / ASTM E8M se standardizované zkušební těleso z kovu zatěžuje jednoosým tahem až do přetržení. Norma ASTM E8 / ASTM E8M stanovuje požadavky na geometrii vzorků, řízení zkoušky, zkušební rychlosti i měření deformace.
- Zkouška začíná již přípravou zkušebního tělesa v souladu s požadavky normy a přesným stanovením jeho rozměrů.
- Následně se vzorek vystředí a upne do vhodných upínacích čelistí.
- Během zkoušky se průběžně zaznamenává působící síla i deformace vzorku. Řízení zkoušky se volí podle jedné ze tří metod definovaných normou: Podle rychlosti zatěžování vzorku (metoda A), podle deformační rychlosti (metoda B) nebo podle rychlosti posuvu příčníku (metoda C). Po dosažení meze kluzu nebo smluvní meze kluzu lze v souladu s požadavky normy zvýšit rychlost zkoušky.
- Zkouška poskytuje klíčové materiálové charakteristiky, mezi které patří například mez kluzu, smluvní mez kluzu, pevnost v tahu, prodloužení při přetržení a kontrakce. Pro stanovení kontrakce je možné po přetržení změřit průřez zkušebního tělesa v místě lomu.
Měření rozměrů vzorku
Přesnost měření rozměrů vzorku přímo ovlivňuje přesnost všech výsledných parametrů. Systémy CMU30 a CMU80 umožňují automatické měření rozměrů zkušebního tělesa. Tloušťku i šířku je možné stanovit s mimořádně vysokou přesností s rozlišením pod 1 µm. Naměřené hodnoty se automaticky přenášejí do zkušebního softwaru testXpert. Tím se eliminují chyby při přepisu dat i vliv obsluhy.
Výběr zatěžovacího rámu a snímače síly
Výběr zkušebního stroje se často omezuje pouze na požadovaný maximální rozsah zkušebních sil. Ve skutečnosti však o efektivitě zkoušek i reprodukovatelnosti výsledků rozhoduje správná kombinace zkušebního rámu (univerzálního zkušebního stroje), snímače síly, upínacích čelistí nebo přípravků a průtahoměru. Proces výběru proto začíná určením očekávaného rozsahu zkušebních sil. Na jeho základě se vybere vhodný zkušební rám, odpovídající upínací čelisti nebo přípravky a optimální snímač síly.
Jednou z hlavních výhod modulární konstrukce zkušebních systémů ZwickRoell je možnost kombinovat prakticky jakýkoli průtahoměr s téměř každým zatěžovacím rámem. Díky tomu lze zkušební systém flexibilně přizpůsobit různým materiálům, geometriím zkušebních těles i požadavkům příslušných norem. Všechny snímače síly ZwickRoell jsou navíc kalibrovány s přesností až do 0,2 % jmenovité síly. Například snímač síly s kapacitou 100 kN může přesně měřit i při zkušební síle pouhých 200 N. Na jednom univerzálním zkušebním stroji tak lze provádět zkoušky malých i velkých vzorků v souladu s normami, aniž by byla jakkoli omezena přesnost měření.
Upnutí a vyrovnání zkušebního tělesa
Při upínání zkušebního tělesa do čelistí je důležité zabránit jeho ohýbání, předpětí nebo prokluzu.
Pro standardizované zkoušky kovových materiálů metodou A (řízení rychlosti napětí) jsou praktickým řešením klínové čelisti. Tento typ upínacích čelistí je současně cenově nejefektivnější variantou v našem portfoliu. Pro zkoušky metodou B podle normy ASTM E8/E8M se však doporučují čelisti s přesazením nebo souběžně zavírané čelisti. Ty umožňují dosáhnout nejspolehlivějších a reprodukovatelných výsledků zkoušek.
Naše aplikační zkušební laboratoře a Centra Xperience po celém světě vám nabízejí podporu zkušených odborníků ve vaší blízkosti. Naši specialisté vám pomohou najít optimální řešení pro vaše konkrétní požadavky – ať už formou individuální konzultace, praktické ukázky přímo na místě nebo online podpory.
Rychlost zkoušky a výběr metody řízení
Rychlost zkoušky má přímý vliv na stanovení materiálových vlastností. Zejména u materiálů citlivých na rychlost deformace mohou různé zkušební rychlosti vést k rozdílným hodnotám meze kluzu, deformace a pevnosti. Norma ASTM E8 / E8M popisuje tři metody řízení zkoušky, které tento vliv zohledňují. (Více informací o jednotlivých metodách řízení a jejich vhodnostech najdete v části často kladených dotazů).
- Řízená napěťová rychlost (metoda A)
- Řízená deformační rychlost (metoda B)
- Řízená rychlost posuvu příčníku (metoda C)
Zkušební systémy ZwickRoell podporují všechny metody řízení popsané v normě, a umožňují tak provádět širokou škálu zkoušek v souladu s normativními požadavky.
U preferované metody B podle normy zajišťují zkušební systémy ZwickRoell přesné a stabilní řízení deformační rychlosti v režimu uzavřené smyčky. Optické nebo kontaktní extenzometry průběžně sledují skutečnou rychlost deformace, která je následně automaticky upravována. Zatímco norma připouští poměrně široké tolerance rychlosti deformace až ±20 % (při požadované deformační rychlosti 0,015 ± 0,006 in/in/min nebo mm/mm/min podle ASTM E8), systémy ZwickRoell obvykle dosahují přesnosti 3 % nebo lepší. Tím se zvyšuje reprodukovatelnost výsledků a zároveň je zajištěno, že zvolená zkušební rychlost zůstane spolehlivě zachována i při zkoušení různých materiálů.
Deformační rychlost je díky softwaru testXpert vždy dokumentována.
- Červená čára (1) znázorňuje oblast tolerancí definovaných normou ASTM E8 (40 % nastavené rychlosti).
- Zelená přerušovaná čára představuje užší toleranční rozsah 5 %, což je referenční hodnota používaná zkušebními systémy ZwickRoell pro bezpečnou rezervu i v případě nepředvídaných událostí. Správná regulace deformační rychlosti se vyznačuje nízkým vstupním kolísáním (2) a stabilním řízením rychlosti (3). Důležitý požadavek pro adaptivní regulátor.
Výběr průtahoměru
Měření deformace patří mezi rozhodující faktory ovlivňující výsledek zkoušky tahem podle ASTM E8 / ASTM E8M. Norma umožňuje různé metody měření deformace – od manuálního měření prodloužení při přetržení vzorku po dokončení zkoušky přes použití kontaktních snímačů deformace (např. nasazovacího průtahoměru nebo raménkového snímače makroXtens) až po optické průtahoměry (v ideálním případě s bezkontaktním řešením bez nutnosti značení vzorků, jako je videoXtens), které zaznamenávají prodloužení v průběhu celé zkoušky bez kontaktu se vzorkem.
- Při manuálním stanovení prodloužení při přetržení po zkoušce hraje významnou roli vliv obsluhy. To může vést k rozdílům ve výsledcích a snížit jejich reprodukovatelnost. I malé odchylky při opětovném sestavení fragmentů zkušebního tělesa nebo při odečítání měřené délky mohou ovlivnit výsledný údaj.
- Kontaktní průtahoměry poskytují přesné hodnoty prodloužení během zkoušky, avšak vyžadují správné umístění obsluhou. Zejména u citlivých nebo malých zkušebních těles mohou znamenat zvýšené nároky na přípravu a manipulaci.
Preferovaným řešením společnosti ZwickRoell jsou optické snímače deformace. Ty snímají prodloužení přímo na zkušebním tělese bez kontaktu a bez vlivu obsluhy.
- Měřená délka i poloha měření jsou tak vždy jednoznačně definovány, což zajišťuje vysokou reprodukovatelnost výsledků.
- Optické průtahoměry zároveň podporují řízení deformační rychlosti podle metody B, kterou norma ASTM E8/E8M upřednostňuje, protože umožňují průběžné zaznamenávání prodloužení s vysokou přesností.
- Další výhodou je možnost zaznamenávat rozložení deformace po celé délce zkušebního tělesa. Díky tomu lze provádět další vyhodnocení i po dokončení samotné zkoušky. V mnoha případech navíc odpadá nutnost manuálního stanovení prodloužení při přetržení, a tím se eliminuje další možný zdroj chyb. Výsledkem je omezení vlivu obsluhy, vyšší reprodukovatelnost výsledků a jednodušší každodenní provádění zkoušek.
Video: Zkouška podle ASTM E8 se ZwickRoell
Ukázka zkoušky tahem kovových materiálů podle norem ASTM E8 a ISO 6892-1:
- Metoda B – řízení deformační rychlosti v uzavřené smyčce (odpovídá metodě A1 podle ISO 6892-1) na univerzálním zkušebním stroji AllroundLine ZwickRoell s kontaktním snímačem deformace makroXtens a bezkontaktním snímačem videoXtens včetně měření rozměrů zkušebního tělesa a vyhodnocení výsledků zkoušky v softwaru testXpert.
- Metoda C – řízení rychlosti posuvu příčníku v otevřené smyčce (odpovídá metodě A2 podle ISO 6892-1) na univerzálním zkušebním stroji ProLine ZwickRoell s nasazovacím průtahoměrem (clip-on).
Možnosti automatizace podle ASTM E8
Moderní zkušební stroje dnes dosahují velmi vysoké úrovně přesnosti. Největším zdrojem odchylek ve výsledcích zkoušek již není samotný zkušební stroj, ale spíše ruční zásahy během průběhu zkoušky. I malé odchylky při identifikaci vzorku, stanovení rozměrů, vyrovnání vzorku nebo jeho upnutí mohou negativně ovlivnit reprodukovatelnost výsledků.
Standardizované a reprodukovatelné procesy hrají důležitou roli zejména v případě zkoušení velkého počtu vzorků nebo pokud se zkušební data používají pro kontrolu kvality, monitorování procesů nebo analýzy založené na umělé inteligenci. Automatizované zkušební systémy omezují tyto vlivy a zajišťují maximální reprodukovatelnost všech kroků zkoušky.
Zajímáte se o automatizované systémy pro zkoušení kovů?
Společnost ZwickRoell nabízí automatizované systémy pro zkoušení kovových materiálů – od zkoušek mikrovzorků a zmenšených těles podle ASTM E8 až po automatizované vysokokapacitní zkušební systémy pro silné plechy se zkušebním zatížením až do 5 MN. Kromě vyšší reprodukovatelnosti výsledků zvyšuje automatizace také bezpečnost práce, zejména u těžkých vzorků, a snižuje pracovní zátěž zaměstnanců.
Více informací o možnostech automatizace zkoušek kovových materiálů Sjednat nezávaznou konzultaci
ASTM E8 se zkušebním softwarem testXpert – efektivní a spolehlivé zkoušení
S testXpert zvýšíte efektivnost zkoušek podle ASTM E8. S tímto softwarem získáte spolehlivé výsledky zkoušek, které jsou základem pro rozhodnutí, za nimž můžete stát.
- Bez ohledu na zvolenou metodu jsou ve zkušebním programu zahrnuty a dodrženy všechny parametry specifikované normou ASTM E8. Stoprocentně. V předem definovaném nastavení okamžitě vidíte skutečnou deformační rychlost a její tolerance stanovené normou.
- Neztrácejte zbytečně čas přípravnými testy a ručními výpočty deformačních rychlostí podle normy ASTM E8. testXpert přebírá automatické nastavení všech řídicích parametrů. Cílové pozice a hodnoty deformace jsou dosaženy s naprostou přesností. Změny chování zkušebních těles jsou kompenzovány on-line.
- testXpert zaručuje opakovatelné výsledky zkoušek díky identickým zkušebním podmínkám na základě předem definované konfigurace stroje.
- Reprodukovatelné výsledky zkoušek pomáhá zajistit omezení vlivu obsluhy na minimum, například díky funkci správa uživatelů.
Typické oblasti použití pro ASTM E8/ ASTM E8M
Norma ASTM E8/E8M patří k nejvýznamnějším světovým normám pro stanovení charakteristických vlastností kovových materiálů. Využívají ji výrobci, zpracovatelé, uživatelé a zkušební laboratoře, kteří provádějí standardizovanou zkoušku tahem kovů při pokojové teplotě pro účely kvalifikace materiálů, kontroly kvality, certifikace a technického navrhování:
- Kvalifikace nových kovových slitin
- Kontrola kvality při výrobě kovových materiálů
- Vstupní kontrola polotovarů
- Přejímací zkoušky v leteckém průmyslu
- Vývoj materiálů a výzkum
- Ověřování mechanických vlastností pro zákazníky a certifikační orgány
- Porovnávání výrobních šarží a technologických procesů
- Monitorování výrobních procesů v sériové výrobě
Často kladené dotazy k normě ASTM E8
Přesně řečeno, tato norma ASTM zahrnuje dvě normy, a proto je třeba rozlišovat mezi normou ASTM E8 a ASTM E8M. Zatímco norma ASTM E8 používá jednotky měření veličin v palcích a librách, norma ASTM E8M uvádí veličiny v jednotkách SI. Z tohoto důvodu nejsou charakteristické hodnoty určené v jedné soustavě jednotek přesně shodné s hodnotami určenými v jiné soustavě jednotek. V praxi to však obvykle nepředstavuje problém, protože při určování a porovnávání charakteristických hodnot se většinou používá stejná soustava.
V této souvislosti je však důležité poznamenat, že počáteční měřená délka kruhového vzorku pro určení deformací se v normě ASTM E8 vztahuje na 4D neboli čtyřnásobek průměru kruhových vzorků, zatímco v normě ASTM E8M na 5D neboli pětinásobek průměru. Záměna nebo nedodržení tohoto rozdílu vede zpravidla k hodnotám charakteristik, které již nejsou srovnatelné.
- Rozdílná zkušební metoda a definice: Přestože obě normy popisují tahovou zkoušku stejných materiálů, některé charakteristické hodnoty (např. tažnost nebo mez kluzu) jsou definovány a vyhodnocovány odlišně. Přímá porovnatelnost výsledků je proto omezená.
- Různé rychlosti zkoušky: Norma ISO 6892-1 stanovuje zkušební rychlosti přesněji a s ohledem na typ zkoušeného materiálu, zatímco ASTM E8 připouští širší tolerance. Tyto rozdíly mohou mít měřitelný vliv na výsledky zkoušky.
- Odlišné metody řízení zkoušky: Označení metod řízení zkoušky se v obou normách liší, což může vést k nejasnostem. Například způsob řízení podle deformační rychlosti v uzavřené smyčce je v normě ASTM E8 / ASTM E8M označeno jako metoda B, zatímco v ISO 6892-1 jako metoda A1.
- Rozdíly ve zkušebních vzorcích a metodách měření: Přestože obě normy používají zkušební tělesa s podobnou geometrií, liší se v řadě detailů. Rozdíly se týkají zejména rozměrů zkušebních těles, nejistoty měření a způsobu stanovení rozměrů.
- Odlišné stanovení hodnot deformace: Normy uvádějí odlišné postupy pro stanovení prodloužení při přetržení a po přetržení. Tyto rozdíly mohou vést k odlišným výsledkům, zejména u tvárných materiálů.
- Rozdílné definice výsledných hodnot: Některé materiálové charakteristiky, například pevnost v tahu (Rm vs. TS) nebo hodnoty deformace, nejsou v obou normách definovány ani vyhodnocovány zcela shodně, přestože se používá podobné označení.
Shrnutí: Normy ISO 6892-1 a ASTM E8 jsou v mnoha ohledech velmi podobné, ale nejsou zcela shodné. I zdánlivě drobné rozdíly v metodice zkoušky a způsobu vyhodnocení mohou vést k významným rozdílům ve výsledcích.
Více informací naleznete v našem článku na blogu ASTM E8 vs. ISO 6892-1 nebo v záznamu webináře.
Stručně řečeno:
- Prodloužení při přetržení
Udává prodloužení zkušebního tělesa v okamžiku přetržení. Tato hodnota se zaznamenává během zkoušky snímačem deformace (optickým průtahoměrem). - Prodloužení po přetržení
Tato hodnota se stanovuje až po přetržení vzorku, kdy se obě části zkušebního tělesa přiloží k sobě. Prodloužení měřené délky se určí ručně nebo optickou metodou.
Proč je důležité tyto hodnoty rozlišovat?
V kontextu normy ASTM E8 / ASTM E8M je rozlišení těchto dvou hodnot zásadní. Prodloužení po přetržení je více ovlivněno manuální obsluhou, správnou manipulací s přetrženým vzorkem a způsobem následného měření, zatímco prodloužení při přetržení závisí především na použitém měřicím systému. Naměřené hodnoty proto nemusí být totožné. Rozdíly mohou být způsobeny například místem vzniku krčku, polohou lomu, způsobem manipulace se vzorkem po zkoušce nebo použitou metodou měření.
Zkušební tělesa pro zkoušky tahem mohou mít celou řadu různých tvarů. ASTM E8 / E8M uvádí standardizované ploché vzorky pro plechy a tenké plechy, trubky s velkým průměrem, pro speciální upínání a standardizované kruhové vzorky. Specifikuje odpovídající počáteční měřené délky, ke kterým se vztahují všechny deformační charakteristiky. Až na několik výjimek jsou uvedeny všechny rozměry, které jsou potřebné pro výrobu vzorku, nebo minimální rozměry (viz článek 6: Zkušební vzorky podle ASTM E8/E8M-25).
Je nutné zajistit, aby při výrobě vzorků neovlivnil proces obrábění a následná příprava vzorků materiál, což by následně mělo vliv na výsledky tahové zkoušky. Všechny části, které byly při výrobě vzorků zpevněny řezáním nebo vysekáváním, musí být – pokud by ovlivnily vlastnosti materiálu – dále obrobeny. Výrobky s konstantním průřezem (profily, tyče, dráty atd.) a lité vzorky (např. litina, slitiny neželezných kovů) lze zkoušet bez opracování.
Norma ASTM E8/E8M pro zkoušení plochých vzorků
| Vzorek / materiál | Tloušťka plechu | Způsob měření | ASTM E8 | |
|---|---|---|---|---|
| Plochý vzorek pro zkoušku tahem „sheet type“* plechy, desky, ploché dráty, pásky, obdélníkové průřezy a profily | 0,13 až 19 mm [0,005 až 0,750 in] | Měřená délka G | 50 mm [2,0 in] |  |
| Šířka | 12,5 mm [0,5 in] | |||
| Tlustostěnná deska „Plate type“ plechy, profily a ploché materiály | min. 5 mm [0,188 in] | Měřená délka G | 200 mm [8,0 in] | |
| Šířka | 40 mm [1,5 in] | |||
| Nejmenší vzorek „Subsize specimen“ | max. 6 mm [0,250 in] | Měřená délka G | 25 mm [1,0 in] | |
| Šířka | 6,0 mm [0,25 in] |
* Pro materiály o tloušťce do 0,15 mm [0.0059 in] se používá norma ASTM E345.
Lze použít také zkušební tělesa pro zatěžování čepem. U tenkých materiálů a materiálů s vysokou pevností může být pro zabránění vzpěru zkušebního vzorku nutné použít vyztužovací destičky na koncích vložek upínacích čelistí.(viz obr. 8, část 6.3: Vzorek z plechu dle normy ASTM E8/E8M-25)
Norma ASTM E8 a E8M pro zkoušení kruhových vzorků
| Zkušební vzorky | Způsob měření | ASTM E8 4x průměr | ASTM E8M 5x průměr | |
|---|---|---|---|---|
| Standardizovaný vzorek „Vzorek 1“ | Měřená délka G | 50,0 mm [2 000 in] | 62,5 mm [2 500 in] |  |
| Průměr drátu D | 12,5 mm [0,500 in] | |||
| Přechodový poloměr R min. | 10,0 mm [0,375 in] | |||
| Paralelní délka A (délka zúžené části) | 56,0 mm [2,25 in] | 75,0 mm [3,0 in] | ||
| Zmenšený vzorek s poměrnou geometrií ke standardnímu provedení | ||||
| „Vzorek 2“ | Měřená délka G | 36,0 mm [1,400 in] | 45,0 mm [1,750 in] | |
| Přechodový poloměr R min. | 8,0 mm [0,25 in] | |||
| Průměr drátu D | 9,0 mm [0,350 in] | |||
| Paralelní délka A (délka zúžené části) | 45,0 mm [1,75 in] | 54,0 mm [2,0 in] | ||
| „Vzorek 3“ | Měřená délka G | 24,0 mm [1,000 in] | 30,0 mm [1,250 in] | |
| Průměr drátu D | 6,0 mm [0,250 in] | |||
| Přechodový poloměr R min. | 6,0 mm [0,188 in] | |||
| Paralelní délka A (délka zúžené části) | 30,0 mm [1,25 in] | 36,0 mm [1,4 in] | ||
| „Vzorek 4“ | Měřená délka G | 16,0 mm [0,640 in] | 20,0 mm [0,800 in] | |
| Průměr drátu D | 4,0 mm [0,160 in] | |||
| Přechodový poloměr R min. | 4,0 mm [0,156 in] | |||
| Paralelní délka A (délka zúžené části) | 20,0 mm [0,75 in] | 24,0 mm [1,0 in] | ||
| „Vzorek 5“ | Měřená délka G | 10,0 mm [0,450 in] | 12,5 mm [0,565 in] | |
| Průměr drátu D [mm] | 2,5 mm [0,113 in] | |||
| Přechodový poloměr R min. | 2,0 mm [0,094 in] | |||
| Paralelní délka A (délka zúžené části) | 16,0 mm [0,625 in] | 20,0 mm [0,75 in] | ||
Zvláštní důraz je kladen na rychlost zkoušky. ASTM E8 a ASTM E8M uvádějí pět různých způsobů specifikace zkušebních rychlostí. Označují se jako:
- Deformační rychlost vzorku
- Napěťová rychlost vzorku
- Rychlost pohybu příčníku
- Doba provedení části nebo celé zkoušky
- Volná rychlost posuvu příčníku zkušebního stroje (rychlost pohybu bez zatížení stroje)
Pro stanovení hodnot jako mez kluzu, prodloužení na mezi kluzu a smluvní mez kluzu, obecně všech charakteristických hodnot souvisejících se změnou chování materiálu z pružného na plastické, je důležité definovat vhodnou regulaci zkušební rychlosti. Protože v případě kovových materiálů mohou být tyto charakteristické hodnoty výrazně závislé na skutečných zkušebních rychlostech, musí být udržovány ve stanovených tolerancích. ASTM E8 a ASTM E8M uvádějí tři způsoby řízení zkoušky. Označují se jako metody A, B a C.
Metoda řízení B:
Doporučovaná metoda | Metoda řízení C:
| Metoda řízení A:
|
|
|
|
Metoda C je založena na konstantní rychlosti posuvu příčníku.
- Rychlost příčníku se nastaví a udržuje konstantní tak, aby prodloužení počáteční rovnoběžné délky dosahovalo 0,015 ±0,003 in.in./min nebo mm/mm/min.
- Tato metoda se doporučuje, pokud se materiál nedeformuje spojitě.
- Metoda C je určena především pro zkušební stroje bez digitálního řízení nebo bez přesného pohonného systému. Z tohoto důvodu se používá zejména u starších zkušebních strojů. U moderních systémů již není považována za doporučovaný způsob řízení zkoušky.
Metoda A je založena na nárůstu tahového napětí při zatěžování.
Důležité je, že nejde o zkoušku řízenou silou. Zkušební stroj je nastaven na konstantní rychlost posuvu příčníku nebo aktuátoru tak, aby ve zkušebním tělese vznikala požadovaná rychlost nárůstu napětí, například 11 MPa/s. Požadavky normy nejsou v některých případech formulovány zcela jednoznačně, což může vést k jejich mylné interpretaci. Častým omylem je předpoklad, že metoda A vyžaduje řízení podle síly. Ve skutečnosti však může použití řízení podle síly výrazně zkreslit výsledky zkoušky a vést k jejich nepoužitelnosti.
- V lineárně pružné oblasti zkoušky tahem, tedy na jejím samotném začátku, musí napěťová rychlost ležet v rozmezí 1,15 až 11,5 MPa/s (to odpovídá 10 000 až 100 000 psi/min).
- V normách ASTM E8 a ASTM E8M je však jasně uvedeno, že tyto specifikace a metoda neznamenají, že by nárůst napětí měl být udržován konstantní až do počátku přechodu do plastické deformace, nebo že lze použít řízený nárůst síly mimo lineárně pružnou oblast.
- V praxi se metoda A používá především při zkoušení běžných kovových materiálů se stabilním elastickým chováním, například konstrukčních ocelí, zušlechtěných ocelí nebo mnoha neželezných kovů, pokud není k dispozici systém pro řízení podle deformační rychlosti. Správné nastavení metody A však vyžaduje zkušenosti obsluhy a dobrou znalost tuhosti zkušebního systému.
Metoda B je založena na řízení rychlosti deformace zkušební tyče v průběhu zatěžování.
- Zkušební systém udržuje a reguluje v uzavřené smyčce konstantní rychlost deformace pomocí průtahoměru, který nepřetržitě měří deformaci, a ta se využívá k výpočtu přesné deformační rychlosti.
- Norma definuje deformační rychlost 0,015 ±0,006 in./in./min nebo mm/mm/min, tedy rychlost deformace s tolerancí 40 %.
- Metoda B je považována za preferovaný způsob řízení zkoušky pro většinu kovových materiálů. Doporučuje se zejména pro vysokopevnostní oceli, slitiny hliníku, titanu a niklu i pro materiály citlivé na rychlost deformace.
Řízená deformační rychlost zvyšuje spolehlivost výsledků zkoušek a zajišťuje reprodukovatelnost. Napěťové a deformační charakteristické hodnoty kovových materiálů jsou do značné míry závislé na rychlosti deformace. Obecně platí, že vyšší rychlost deformace vede k vyšším hodnotám pevnostních charakteristik. Tato závislost na rychlosti deformace se týká také slitin a dalších vlastností výrobků.
Značné výhody přináší řízení deformační rychlosti v uzavřené smyčce adaptivním regulátorem, který automaticky udržuje správnou rychlost deformace:
- Úspora času: systém automaticky nastaví správnou deformační rychlost bez zásahu uživatele.
- Jednoduše spolehlivé: tím se eliminují chyby při nastavování parametrů.
- Přesnost: adaptivní regulátor předchází překročení deformačních rychlostí a udržuje je konstantní v tolerančním rozsahu i v případě nepředvídaných událostí.
Tato metoda vyžaduje zkušební systém vybavený odpovídající řídicí technikou. Výrazně však zjednodušuje operace při zkoušení.
