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DIN EN ISO 6892-1, ASTM E8 – 常温下での金属引張試験

金属材料の引張試験に関するDIN EN ISO6892-1規格が2017年2月に公開されました。ここで室温での引張試験を標準化し、機械的特性を定義しています。

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  • 業種別パンフレット:金属 PDF 8 MB

試験タスク/試験法の説明

引張試験は、世界中で最も重要で最も頻繁に使用される機械的試験であり、コンポーネント、商品、機械、車両、および建物の設計と建設において非常に重要な金属用途の強度とひずみの特性値を決定します。 

試験タスクは、特性値を確実かつ再現性よく決定し、国際的な比較可能性を実現することです。 

一軸引張試験は、降伏点またはオフセット降伏、引張強度、および破断ひずみの特性値を決定するために使用される方法です。加えて、下降伏点、降伏伸び、最大応力伸びを決定します。 

金属引張試験、ISO 6892及びASTM E8 - 温度レンジに基づく区別

金属の引張試験では、標準は引張試験が実行される4つの温度範囲(室温、高温、低温、液体ヘリウムの温度)で区別されます。異なる温度範囲と液体ヘリウム媒体は、準備する試験片を含め、試験システムと試験方法に非常に明確な要件を課します。したがって、国際ISO規格は、4つの異なる部分に分かれており、それぞれが上記の温度範囲の1つに対応しています。

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  • ISO 6892-2 é«˜æ¸©ä¸‹ã§ã®è©¦é¨“方法
  • ISO 6892-3 ä½Žæ¸©ä¸‹ã§ã®è©¦é¨“方法
  • ISO 6892-4 ãƒ˜ãƒªã‚¦ãƒ åª’体での試験方法

これらの国際的に認められたISO規格に加えて、アメリカのASTM規格、ヨーロッパのEN規格、日本のJIS規格、中国のGB/T規格などの国内規格も国際的に適用されています。特殊なアプリケーション分野、例えば、航空宇宙分野では、追加の特定の規格が重要または必要になる場合があります。

DIN EN ISO 6892-1, ASTM E8 室温下での金属引張試験

金属または金属材料の引張試験は、主にDIN EN ISO6892-1およびASTME8に基づいています。両規格とも試験片形状とそれらの試験を定義しています。規格の目的は、異なる試験システムが使用されている場合でも、決定される特性値が再現可能で正しいままであるような方法で試験方法を定義および確立することです。この事はまた、規格要件が重要な影響要因に対処し、技術的な実現と革新のための十分な余裕があるように一般的に要件を策定することを意味します。

金属引張試験の重要な特性値:

  • 降伏点;より正確な上及び下降伏点 (ReH and ReL)
  • オフセット耐力;; 一般的に0.2%塑性伸び時の代替降伏点として定義 (Rp0.2)
  • 降伏伸び;より高精度な伸び計伸び、伸び計を使用した測定でのみ定義されるため (Ae)
  • 引張強さ (Rm)
  • 一様伸び (Ag)
  • 破断伸び (A), ここでは標点距離の規格に沿った仕様が極めて重要となります

さまざまなレベルの材料硬化による引張強さ

顕著な降伏点を持つ金属材料の場合、https://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenze最大引張力は、上降伏強さ後の最も高い到達力として定義されますhttps://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenze。降伏点を超えた後の最大引張力も、弱く加工硬化された材料の降伏点を下回ることがあるため、この場合の引張強度は、上限耐力の値よりも低くなります。

応力ひずみ曲線のイメージは、降伏点後の加工硬化レベルが高い(1)と加工硬化レベルが低い(2)曲線を示しています。

一方、降伏点とそれに続く応力があるプラスチックの場合、引張強度は降伏点の応力に相当します。

降伏点 (ReHとReL), オフセット耐力 (RpとRt) 及び引張強さ(Rm)

降伏点と引張強度の決定には、1つの正確な力測定のみが必要ですが、他のすべての特性については、試験中の伸び計による(自動)ひずみ測定、または試験片/試験片を取り除いた後の手動ひずみ測定が必要です。

荷重測定と伸び測定の要件

最も重要で明確な要件は、力の測定および力が加えられた状態での試験片の伸びの測定に関してです。

  • 力の測定については、ISO 6892では、ISO 7500-1の張力および圧縮試験機の力測定システムの校正と検証を参照しており、少なくとも精度1級が必要です。
  • 伸びの測定については、ISO6892は一軸試験で使用される伸び計システムのISO9513校正を参照しており、オフセット歩留まりの決定には最低でも精度1級が必要です;他の特性値の測定(5%を超える伸び)には精度2級を適用できます。

校正プロセス、特に分類の結果と定義は、力測定と伸び測定の規格に記載されています。後者は、試験の実践に適用するために重要です。最大許容偏差と分解能は、測定システムの測定の不確かさの決定に使用する必要があり、校正済み測定システムのクラス所属を通じて導き出すことができます。

  • ASTM E8は荷重測定に関してはASTM E74を参照し、
  • 伸び測定に関してはASTM E83を参照しています。
  • 国際的に適用される規格は、内容の構造が異なる場合がありますが、その定義と要件は準拠しているため、引張試験から得られた関連する特性値は互いに大きく逸脱しません。

注意すべき1つの例外は、評価であり、それとともに伸び計の分類です。ISO 9513は到達する設定値からの偏差を示していますが、ASTME83はさらに原標点距離に対する比率を考慮しています。原標点距離が短い場合の伸び計は、原標点距離が長い場合よりも高い測定要件を満たす必要があります。 

金属の引張試験に少なくとも精度1級からISO9513までの伸び計を使用する必要がある特性値は次のとおりです: 

  • 応力ひずみ曲線の初期勾配 mE
  • オフセット降伏 Rp と Rt

金属の引張試験に少なくとも精度2級からISO9513までの伸び計を使用する必要がある特性値は次のとおりです: 

  • 降伏伸び Ae
  • 一様伸び AgとAgtに加えて
  • 引張強さRmまたは最大引張力Fm付近のプラトーレンジe
  • 破断後の伸びAとAt

降伏点(ReHとReL)とオフセット降伏(RpとRt)に影響を与える試験スピード

降伏点(ReHおよびReL)とオフセット降伏(RpおよびRt)を正しく決定するには、正確な力とひずみの測定に加えて、試験速度も重要です。

  • 金属材料は、試験が行われるひずみ速度が変化すると、その特性値が変化します。
  • 原則として、ひずみ速度が高いほど引張強さが高くなります。
  • 金属材料の合金と製品の品質によっては、ひずみ速度への依存が非常に大きくなり、対応する品質の仕様限界を超える場合があります。
  • この事実は、正しい試験速度を調整するための国際規格への追加の方法の導入につながり、そこでは、より厳しい公差で特定のひずみ速度を維持する必要があります。

2009年以降、ISOとASTMはどちらも、降伏点とオフセット降伏の決定における結果の信頼性を向上させるために、金属の引張試験の規格にいわゆるひずみ速度制御を採用しています。

両方の規格、およびJISZ2241やGB/T 228などの国内規格も、このひずみ速度制御の2つのタイプの実践を提案しています。

  • 第一は、伸び計の信号による自動制御(クローズドループ)そして
  • 二番目は、クロスヘッド速度の事前選択による手動調整、これにより、特性値を決定するための正しいひずみ速度が達成されます(オープンループ)。

最初の方法は、ドライブコントローラーが提供する最新のテクノロジーを使用して、クロスヘッド速度を規格で指定されたひずみ速度の許容範囲内に自動的に維持します。この方法では、制御技術を備えた試験システムが必要ですが、試験操作が大幅に簡素化され、クロスヘッド速度の設定エラーがなくなります。したがって、この制御方法が推奨されています。

様々な試験フェーズにおけるISO 6892-1とEN 10002-1:2001に規定された試験スピードレンジ

破断時の伸びAとAt

破断時のひずみAまたはAtは、延性と材料の流動特性の測定値です。

破断ひずみAtは、破断点まで試験片に残り、試験片の伸びを測定する伸び計でのみ測定できます。 

破断ひずみAは通常手動で測定されましたが、現在は伸び計でも測定されています。したがって、自動測定の場合、試験片が破断するポイント(破断点)を正しく決定することが非常に重要です。

応力-ひずみ曲線を自動的に分析する最新のアルゴリズムにより、破断点の信頼性の高い仕様と破断時のひずみの正確な決定が保証されます。試験片に沿った、より具体的には試験片の平行部長さに沿った破断位置も、破断時のひずみを信頼性が高く正確に決定するために重要です。破断点または破損したポイントが接触型伸び計の標点内にない場合、ネッキング中に発生する塑性変形と破損点を正しく特定できません。最新の評価アルゴリズムは、伸び計の測定点を基準にして、破損点または破断点を推定し、破断時の信頼性の低いひずみを取り除いています。

試験片の平行部長さ全体を記録する光学式の非接触伸び計を使用すると、破損点または破損点を特定できます。ISO 6892-1:2017アネックスIによると、破断点が標点の外側にある場合でも、試験中に適切な数のゲージマークを考慮して測定すれば、破断時のひずみを決定できます。レーザー伸び計アレイとビデオ伸び計アレイは、このタスクに対してソリューションを提供します。この伸び計により、破断時のひずみは、100%の試験片で確実かつ正確に自動的に決定されます。

JIS Z2241では破断点の定義を提供しています。これは通常、目視による手動または非接触測定によって実施されます。どちらの方法も人的依存度が高く、時間がかかります。最新の光学式非接触伸び計では、このタスクは引張試験で自動的に処理されます:クラスの表示(ブレークポイントA、B、またはCに応じて)は、決定された記録可能な結果の一部になります。

ビデオ:金属引張試験 ISO 6892-1/ASTM E8

ISO 6892-1 Method A1とA2に準拠した金属引張試験

testXpert III: ISO 6892-1 金属の引張試験

ISO6892およびASTME8のさまざまな方法は、規格試験プログラムで選択でき、testXpertIIIが残りを処理します。全ての重要なセッティングはtestXpert IIIで簡単に行う事が出来ます。是非、確かめてみてください!

金属引張試験 ISO 6892及びASTM E8

ISO6892およびASTME8に準拠した金属の引張試験をアップデート、クローズドループひずみ制御が含まれるようになりました。 testXpert IIIは、この試験方法用に準備された規格試験プログラムも提供します。

TENSTAND ソフトウェアバリデーション

ISO 6892-1/TENSTANDで証明されている100%の信頼性のある試験結果 

ISO 6892-1に準拠したソフトウェアで決定された試験結果は、国際的に調整されたデータセットと試験結果で検証出来ます。TENSTANDを使用するヨーロッパの研究プロジェクトでは、金属のテストから生データが生成され、認証されました。このデータは、試験結果と結果の範囲を決定および認証するために使われています。TENSTANDのデータセットと結果セットを使用すると、試験結果を比較することにより、テストソフトウェアを迅速かつ確実に検証できます。ロンドンの国立物理研究所(NPL)には、これらのデータセットと結果セットがあります。

  • 国立物理研究所(NPL)は、ドイツの国立計量機関Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)に対応する英国の機関です。それは物理学と技術の分野で適用できる国家基準を定義しています。 
  • その責任には、法的に規制されたセクターのためのUKAS(英国認定サービス)校正サービスなどのサービスによって補足される、国際単位系(SI)の法的単位の基本定数および自然定数の決定、表現、保存、転送が含まれます。

TENSTANDとtestXpert IIIを使用した再現性、信頼性の高い試験結果

TENSTANDソフトウェア検証で試験結果を検証します。

  • NPLからtestXpert IIIにTENSTAND ASCII生データセットをロードする
  • testXpert IIIを使用して、これらの生データセットから試験結果を決定します
  • TENSTANDの結果と比較する

DIN EN ISO 6892-1:2017における重要な変更

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