Ga naar de inhoud van de pagina

Testen van dik plaatmateriaal

Dikke plaat wordt hoofdzakelijk gebruikt in de bouwsector, voor grote bruggen, in grote bouwprojecten, in scheepsbouw, voor off-shore boorplatformen, windturbines en voor zware machines zoals kranen en graafmachines. Verder worden dikke platen gebruikt als halffabrikaat voor grote buizen, waarin olie of gas over lange afstanden wordt getransporteerd.

Naam Type Grootte Download

In vele toepassingen is het nakomen van kenwaarden of specificaties vereist voor de veiligheid op lange termijn. Afhankelijk van de toepassing van de plaat worden de relevante en noodzakelijke eigenschappen met verschillende testmethoden bepaald. De voor dit segment opgelijste tests worden vaak uitgevoerd op dik plaatmateriaal. In speciale toepassingen of gebruik kunnen verdere, hier niet vernoemde, tests nodig zijn om een veilig en duurzaam bedrijf te verzekeren.

Dik plaatmateriaal uit staal is tot ca. vier meter breed en minstens drie millimeter tot meer dan 250 mm dik, met een lengte tot twintig meter. De fabricage gebeurt door herhaaldelijk thermomechanisch walsen van slabs. 

Trektests

Trektests op dik plaatmateriaal worden hoofdzakelijk volgens de internationaal erkende normen ISO 6892-1 en ASTM E8 uitgevoerd. De norm ISO 6892-1 is tegelijk ook een Europese norm (EN ISO 6892-1) en daardoor ook in de landen van de Europese Unie geldig (bv. in Duitsland als DIN EN ISO 6892-1). Haltersamples voor deze trektest worden zo bewerkt dat de dikte van de plaat indien mogelijk bewaard blijft als sampledikte. De samples hebben bijgevolg een grote doorsnede en vereisen meestal materiaaltestmachines met hogere capaciteit. De parallelle lengte, het gedeelte dat zich vervormt tijdens de trektest, wordt gevormd door frezen. De onbewerkte dikte en het voorzichtig frezen en slijpen van de samplebreedte zorgen ervoor dat het materiaal tijdens de voorbereiding zeer weinig verandert en dat de eigenschappen weinig worden beïnvloed. 

Zowel de ISO 6892-1 als de ASTM E 8 laten sinds het jaar 2009 toe de testsnelheid automatisch te sturen en te regelen via de reksnelheid. De toleranties voor de reksnelheidsregeling (in het bijzonder de "closed loop" reksnelheidsregeling) in de normen kunnen zowel met de makroXtens als de laserXtens zeer goed aangehouden worden.

Breed spectrum testoplossingen

ZwickRoell levert een breed gamma standaard testsystemen of testsystemen op maat tot 2500 kN voor het bepalen van karakteristieke waarden met een trektest. Met deze testsystemen kunnen de materiaalparameters volgens norm en uiterst nauwkeurig gemeten worden. De parallel sluitende hydraulische klemmen van ZwickRoell zorgen voor perfecte inklemming en geleiding van de samples tijdens de hele test. Glijden van het sample in de hydraulische klemmen kan steeds vermeden worden. 

Normconforme rekmeting

De verlengingsmeting volgens norm gebeurt meestal met automatische contacterende of optische (contactloze) rekmeters. De klassieke en reeds lang beproefde oplossing voor de verlengingsmeting bij het testen van dik plaatmateriaal is de ZwickRoell makroXtens. De makroXtens combineert dankzij zijn mechanische constructie een hoge resolutie en hoge nauwkeurigheid met een zeer robuuste bouw, zelfs in een ruwe omgeving. Door zijn robuuste mechanische constructie kan de rekmeting gebeuren tot aan de breuk van het sample. Daardoor is een automatische bepaling van de breukrek mogelijk, zonder moeizaam markeren van het sample en manueel opmeten van de resten. 

Rekmeting tot breuk

De innovatieve oplossing voor rekmeting tot breuk van het sample is de laserXtens. Ook de laserXtens vervult met bravoure de vereisten van de norm (ISO 6892-1, ASTM E8, ISO 9513, and ASTM E83) voor samples uit dik plaatmateriaal. De laserXtens heeft geen markeringen op het sample nodig; dankzij het meetprincipe kan de laserXtens de door het laserlicht ontstane patronen op het oppervlak van het sample als markeringen gebruiken. De optische evaluatie van deze "zelf-markeringen" gebeurt op zo'n manier dat zelfs walshuid of het wegspringen van walshuid niet hindert. 

Hardheidsmetingen

Hardheidsmetingen op dikke plaat worden op verschillende manieren uitgevoerd. Afhankelijk van de toepassing, worden hardheidsmetingen uitgevoerd volgen ISO 6506-1 (Brinell), ISO 6507-1 (Vickers), ISO 6508-1 (Rockwell), ook ASTM E10 (Brinell), ASTM E384 (Vickers en Knoop), of ASTM E18 (Rockwell). Daarnaast worden voor bepaalde toepassingsgebieden andere methoden of normen gebruikt (bv. voor toepassingen in lucht- of ruimtevaart, de Europese norm EN 2002-7); voor metingen op grote oppervlakken zonder beschadiging worden ook zogenaamde QEM methoden (bv. de 3MA methode) gebruikt, beschreven in de VDI-Richtlijn VDI/VDE 2616-1 (hardheidsmetingen op metalen). 

Het ZwickRoell productgamma bevat hardheidsmeters en toestellen voor alle methoden. De ZwickRoell hardheidsmeters werken volgens de gangbare internationale normen en kunnen ook volgens de relevante internationale normen gekalibreerd worden. ZwickRoell is als kalibratielab geaccrediteerd door DAkkS voor de kalibratie van hardheidsmeters.

Testen en controleren van de gemiddelde globale hardheid

Eén aspect van hardheidsmetingen is de meting en controle van de gemiddelde globale hardheid van plaatmateriaal na het walsen. Walsen is een thermo-mechanisch proces waarmee naast de dikte ook mechanische eigenschappen bepaald worden. Voor deze hardheidsmeting worden hardheidsmethoden gebruikt die met hogere krachten werken, om uit te middelen over grotere metaalstructuren. Daarom wordt bij voorkeur volgens Brinell of Rockwell gemeten. Bij dik plaatmateriaal worden vaak draagbare hardheidsmeters gebruikt. Deze worden ter plaatse op het originele stuk geplaatst. Bij gebruik van stationaire hardheidsmeters worden coupons genomen uit de dikke platen. Deze worden zelf getest ofwel verdeeld in meerdere kleine samples die verder voorbereid worden voor de hardheidsmeting. 

Testen van de structuur met behulp van hardheidsmetingen

Eén aspect van hardheidsmetingen is de meting van de metaalstructuur met behulp van hardheidsmetingen in de korrels. Aangezien de korrels in de structuur zeer klein zijn, worden hierbij hardheidsmeters met kleine en zeer kleine belastingen gebruikt, gewoonlijk stationaire microhardheidsmeters waarbij de afmetingen en de diepte van de indruk aan de te meten elementen aangepast kunnen worden. 

Charpy Kerfslagproef

Voor toepassingen in de bouw van schepen en pijpleidingen is de kerfslagwaarde van een materiaal zeer belangrijk. Ze kan met behulp van een kerfslaghamer bepaald worden op Charpy samples. De testmethode is gedefinieerd in de internationale norm ISO 148-1 en de ASTM E 23. De ISO norm is tegelijk ook een Europese norm (EN ISO 148-1).

Bij de kerfslagproef worden de gekerfde genormeerde samples met de hand, met eenvoudige hulpmiddelen of met een automatische robot in de machine geplaatst en met een energie tot 750 J kapotgeslagen. De tests worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, maar ook bij lage temperaturen, onder andere om de transitietemperatuur te bepalen. Voor de juiste conditionering van de samples levert ZwickRoell passende temperatuurbaden tot -70 °C of conditioneerbaden tot -180 °C.

De machinerichtlijn stelt hoge veiligheidseisen aan het gebruik van een kerfslaghamer. Met een veiligheidsbehuizing en uitgekiende veiligheidstechniek vervult ZwickRoell alle vereisten van de Europese veiligheidsvoorschriften.

Tests met valtorens

De valgewichttest volgens W.S. Pellini wordt gebruikt voor het onderzoeken van het bros breken van staal om zo het scheurgedrag te bepalen volgens de Amerikaanse norm ASTM E 208 en het Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1325. Tijdens de test vallen gewichten op een aan beide kanten gesteund, rechthoekig buigsample. De vallende gewichten veroorzaken binnen een brosse breuk binnen een afgelijnde buiging aan de rugzijde van het sample. Deze brosse breuk wordt geïnitieerd door een aan deze zijde aangebrachte lasrups, de zogenaamde Crack-Starter. Vervolgens wordt bepaald of de door de Crack-Starter geïnitieerde brosse breuk doorloopt tot aan een zijkant van het sample, of deze daarvoor gestopt wordt. De scheurvorming of breuk worden optisch manueel geëvalueerd. Als de breuk één of beide zijvlakken bereikt, geldt het sample als gebroken. De tests worden afhankelijk van de temperatuur van het sample uitgevoerd.

De Pellini valtorens bestaan in twee grootten met energieën van 550 J en 1650 J. De maximale valhoogte bedraagt respectievelijk 1,0 m of 1,3 m. Het optrekken van het valgewicht gebeurt automatisch. De valhoogte is daarbij traploos instelbaar. Volgens de norm (ASTM E 208 en SEP 1325) worden de voorgeschreven val-energieën bereikt door toevoegen van valgewichten. De val-energie wordt automatisch berekend. De testruimte wordt via een veiligheidscircuit elektrisch en mechanisch afgeschermd. De test wordt pas gestart en uitgevoerd nadat alle veiligheidscontacten gecontroleerd zijn. De bediening van de Pellini valtoren gebeurt via een touch-screen waarop valhoogte, val-energie, valgewicht en valsnelheid worden weergegeven.

Testen van de breuktaaiheid

De breuktaaiheid KIc is een belangrijke waarde voor metalen gebruikt in veiligheidskritische toepassingen zoals vliegtuigen, energiecentrales en zelfs voertuigen. Breuktaaiheid wordt bepaald met behulp van een sample waarin een kunstmatige kerf is aangebracht. Het aanbrengen van de kerf gebeurt normaal gezien door kerven van het sample gevolgd door een cyclische belasting tot een bepaalde scheurlengte bereikt wordt. Het sample wordt dan quasi-statisch belast tot breuk. De breuktaaiheid wordt bepaald uit de kracht/vervormingscurve en de scheurlengte. De norm ASTM E 399 schrijft in detail voor hoe de test moet uitgevoerd worden. Andere relevante normen zijn ASTM E813, E1152 en E1290.

Test in twee stappen voor de bepaling van KIc

De test in twee stappen voor de bepaling van KIc kan zeer efficiënt uitgevoerd worden op ZwickRoell hoogfrequentpulsatoren (Vibrophore) en aansluitend op ZwickRoell materiaaltestmachines. De scheurvorming in het sample wordt bevorderd door de mechanisch aangebrachte kerf met daarna een cyclische belasting. Het creëren van een gedefinieerde scheur gebeurt zeer snel dankzij de hoge frequenties van de hoogfrequentpulsatoren (Vibrophore). Het proces is ook zeer reproduceerbaar omwille van de gevoeligheid van de resonantiefrequentie voor scheurvorming.

Compact sample (CT-sample)

De meest gebruikte samplevorm wordt compact sample of CT-sample genoemd (Engels: Compact Tension). De belasting wordt hier met behulp van stiften in de boringen overgebracht. Daardoor ontstaat een gemengde trek- en drukbelasting.

SENB samples

Naast CT samples worden ook pure buigsamples, zogenaamde SENB samples, gebruikt. Hoewel de belastingstoestand in een buigtest duidelijk eenvoudiger is als bij een CT-sample, is het benodigde samplevolume aanzienlijk groter. Dit wordt duidelijk getoond in de afbeeldingen.

Geautomatiseerde testsystemen

De veilige en precieze manipulatie van zware samples voor de trektest stelt hoge eisen aan de bedieners. ZwickRoell ondersteunt dit werk met automatische gerobotiseerde testsystemen: ontlasting van de bediener, minimalisatie van zijn invloed en verhoging van de bedrijfszekerheid.

Met automatisering van ZwickRoell worden de te testen samples manueel in een magazijn geplaatst. Vanaf dit moment -het plaatsen van de samples - loopt de trektest volledig automatisch, tot en met het sorteren van de resten voor eventueel noodzakelijke inspectie achteraf.

In dit volautomatische proces kunnen eventueel andere meettoestellen naast de trekbank geïntegreerd worden, in het bijzonder het breedte/dikte meetstation van ZwickRoell met vier onafhankelijke, automatische meettasters voor een precieze en normconforme bepaling van de sectie.

Wij zoeken en vinden de optimale testoplossing voor al uw vereisten.

Contacteer onze industrie-experts.

Wij kijken er naar uit u te adviseren.

 

Contacteer ons

Passende producten

Top