Trektest op metalen volgens ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M: De verschillen begrijpen en er voordeel uit halen
Staalfabrikanten, aluminiumfabrikanten, OEM’s en testlaboratoria voeren doorgaans trektests uit op metalen als onderdeel van kwaliteitscontrole. Er worden materiaaleigenschappen getest die cruciaal zijn voor de sterkte, veiligheid en betrouwbaarheid van componenten. Tegelijkertijd moet worden gegarandeerd dat de betreffende test volgens de normen wordt uitgevoerd – afhankelijk van klantvereisten of markttoegang, volgens ISO 6892-1, ASTM E8/E8M, of beide normen. Dit komt omdat beide normen wereldwijd belangrijk zijn en daarom in veel laboratoria parallel worden gebruikt.
Het doel is in alle gevallen hetzelfde: De trektest moet consistente en betrouwbare resultaten opleveren die traceerbaar en reproduceerbaar zijn. Precies hier begint echter de uitdaging, vooral voor laboratoria die regelmatig tests volgens beide normen uitvoeren. Dit roept de vraag op: Kunnen resultaten volgens ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M met elkaar worden vergeleken – en zo ja, onder welke voorwaarden?
Twee normen, één testdoel – maar niet altijd dezelfde resultaten
Sommige laboratoria die volgens beide normen testen, maken bewust gebruik van de gelijkenissen tussen de normen: Ze definiëren parameters identiek waar beide normen dit toelaten, waardoor een betere basis ontstaat voor reproduceerbare resultaten en efficiëntere processen.
Want wie de essentiële verschillen kent, kan echte voordelen halen in de dagelijkse laboratoriumpraktijk. Resultaten kunnen beter worden geclassificeerd, mogelijke afwijkingen worden begrijpelijker en testsequenties kunnen bewuster worden opgesteld. Het wordt echter vooral duidelijk waar parameters op dezelfde manier kunnen worden gedefinieerd om de reproduceerbaarheid te verbeteren – en waar voorzichtigheid geboden is omdat de normen verschillende procedures of definities hanteren.
Twee normalisatiesystemen Verschillen Testoplossingen
De twee normen in een oogopslag
Dit artikel richt zich op de trektest op metalen bij kamertemperatuur volgens twee belangrijke normen:
- ISO 6892-1: Metalen – Trektests – Deel 1: Methode voor test bij kamertemperatuur
- ASTM E8/E8M: Standaard testmethoden voor trektests op metalen
De normonderdelen voor verhoogde of lage temperaturen worden hier niet behandeld.
Onze experten zetelen in de relevante ISO en ASTM normaliseringscomités.
Waarom bestaan er ISO en ASTM-normen?
De verschillen tussen ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M hebben ook te maken met de organisaties waaruit deze normen zijn ontstaan. ISO is een internationale organisatie met hoofdzetel in Zwitserland, waarin de nationale normalisatie-instellingen van de lidstaten vertegenwoordigd zijn. ASTM heeft zijn zetel in de VS en werd oorspronkelijk sterk door de VS beïnvloed, maar wordt vandaag ook wereldwijd gebruikt en brengt leden samen uit industrie, wetenschap en overheidsinstanties.
Om historische redenen verschillen de twee organisaties in hun structuren, werkwijzen, updateprocessen en prioriteiten. Dit weerspiegelt zich ook in de normen: Beide bieden een norm voor de trektest op metalen, maar leggen soms andere accenten en detailniveaus.
Gezien het wereldwijde belang van beide normen was en blijft de drang naar harmonisatie voor de hand liggend. Er bestaan al talrijke gelijkenissen: Het basisproces van de trektest op metalen is volgens beide normen hetzelfde; beide maken gebruik van reproduceerbare testsystemen en uitrusting zoals klemmen, en met ASTM E8M werd de metrische variant met SI-eenheden ingevoerd. Een gemeenschappelijke samplegeometrie voor vlakke samples is eveneens een resultaat van de harmonisatie.
Het testproces zelf volgt in beide normen dezelfde logica: Vertrekkend van het halffabrikaat wordt een sample voorbereid, de geometrie gemeten, de trektest uitgevoerd en de gegevens geregistreerd en geëvalueerd. Precies deze gemeenschappelijke basisstructuur biedt een goed vertrekpunt voor verdere stappen richting harmonisatie.
Een overzicht van de belangrijkste verschillen
Hoewel het basistestproces vergelijkbaar is, verschillen ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M op verschillende punten die relevant zijn in de dagelijkse laboratoriumpraktijk. Het gaat met name om de samplegeometrieën, het opmeten van het sample of het bepalen van de initiële doorsnede, de vereisten voor het testsysteem, de definities van de resultaten, maar ook de testsnelheden en regelmethoden.
Deze verschillen zijn niet allemaal even kritisch. Sommige hebben vooral betrekking op de benaming, andere hebben een directe invloed op de bepaalde waarden. Het is daarom niet enkel belangrijk te weten dat de verschillen bestaan, maar ook wat ze betekenen voor een resultaat.
Samplegeometrie Doorsnedemeting Vereisten voor het testsysteem Testresultaat Testsnelheid
1. Geometrie van het sample
Voor het vlakke sample bestaat er een vooraf gedefinieerde geometrie die consistent is met ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M. Deze gemeenschappelijke geometrie maakte deel uit van de harmonisatie en maakt het mogelijk om tests onder bepaalde voorwaarden beter te vergelijken.
| Parameter | ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M |
|---|---|---|
| Sampletype | B1 | Vlak sample (plaattype) |
| Breedte | 12,5 mm | 12,5 mm |
| Meetlengte | 50 mm | 50 mm |
| Dikte | tot 3 mm | 0,13 tot 5 mm |
Het overlappende bereik geldt dus voor plaatdiktes van 0,13 mm tot 3 mm. In dit bereik kan de gemeenschappelijke plaattypegeometrie worden gebruikt om de testomstandigheden zo gelijkaardig mogelijk te maken. Dit betekent echter niet automatisch dat alle resultaten rechtstreeks reproduceerbaar zijn – maar het vermindert wel een belangrijke invloedsfactor.
Voor ronde samples ligt de situatie anders. Beide normen definiëren cilindrische ronde samples, en in beide gevallen wordt de meetlengte gedefinieerd in verhouding tot de diameter. ASTM E8 maakt echter onderscheid op basis van diameters, terwijl ISO 6892-1 rekening houdt met materiaalgroepen. Er bestaat geen vooraf gedefinieerde gemeenschappelijke geometrie voor ronde samples. Als vergelijkbare omstandigheden moeten worden gecreëerd, moeten de meetlengte en de diameter bewust op elkaar worden afgestemd.
Voor speciale producten zoals schroeven, buizen of gelijkaardige producten zijn soms afzonderlijke secties of bijlagen relevant, waarmee rekening moet worden gehouden.
Zodra verschillende samplegeometrieën worden gebruikt, zijn de resultaten niet reproduceerbaar – zelfs niet als de waarden worden gerelateerd aan de doorsnede. Daarom: Om een reproduceerbaar spanning-rekgedrag te verkrijgen, moeten de meetlengte en de doorsnede identiek zijn.
2. Opmeten van het sample / bepalen van de initiële doorsnede
De invloed van de doorsnedemeting wordt in de praktijk vaak onderschat. De initiële dwarsdoorsnede heeft een rechtstreekse invloed op alle berekende spanningswaarden. Als de dwarsdoorsnede anders wordt bepaald, kunnen de resultaten ook verschillen – zelfs als de eigenlijke test correct werd uitgevoerd.
Voor ISO 6892-1 worden op verschillende punten over de parallelle lengte van het sample metingen genomen om de dwarsdoorsnede te bepalen. De dwarsdoorsnedewaarden worden vervolgens uitgemiddeld. Voor de diktemeting is een nauwkeurigheid van ±2% vereist.
ASTM E8/E8M hanteert hier een andere aanpak. De meting wordt genomen op het smalste punt van de parallelle lengte van het sample. Bovendien worden absolute waarden opgegeven voor de nauwkeurigheid van de diktemeting: 2 µm voor plaatdiktes kleiner dan 2,5 mm, 10 µm voor diktes van 2,5 mm tot 5 mm, en 20 µm voor diktes groter dan 5 mm.
| ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M | |
|---|---|---|
| Bepaling | Meting op verschillende punten van de parallelle lengte van het sample en gemiddelde van de dwarsdoorsnedewaarden | De meting op het smalste punt van de parallelle lengte van het sample |
| Nauwkeurigheid diktemeting | ±2% | Afhankelijk van de plaatdikte ( 2,5 mm, 2,5 - 5 mm / > 5 mm): 2 µm / 10 µm / 20 µm |
Het verschil tussen de procentuele en de absolute vereiste voor de diktemeting kan aanzienlijk zijn, afhankelijk van de plaatdikte. Voorbeeld: Voor een plaatdikte van 3 mm is volgens ISO 6892-1 een afwijking tot 60 µm mogelijk, terwijl ASTM E8M slechts 10 µm toelaat. Dergelijke verschillen kunnen relevant worden bij audits, bij vragen van klanten of wanneer resultaten dicht bij de grenswaarden liggen.
3. Vereisten voor het testsysteem
De basistestopstelling is reproduceerbaar volgens ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M:: Er is een geschikt testframe nodig, met meet- en regelsturing, klemmen, krachtcel, extensometer en software voor de evaluatie, opslag en analyse van gegevens. Dit betekent dat de technische basis voor tests volgens beide normen fundamenteel gelijkaardig is en dat er in het laboratorium geen twee volledig verschillende testsystemen nodig zijn.
Er zijn echter verschillen in de vereiste nauwkeurigheidsklassen voor krachtcellen en extensometers. Bovendien worden de nauwkeurigheidsklassen anders gedefinieerd, omdat ze op verschillende normen gebaseerd zijn: Voor ISO 6892-1 zijn dat ISO 7500-1 (krachtmeting) of ISO 9513 (extensometers), en voor ASTM E8 zijn dat ASTM E4 (krachtmeting) en ASTM E83 (extensometers).
Tijdens ons applicatie-advies houden we rekening met de specifieke toepassingen en gaan we na welke vereisten uit ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M in elk geval strenger zijn. Op basis hiervan wordt de testapparatuur zo ontworpen dat een testsysteem beide normen zo betrouwbaar mogelijk dekt.
4. Testresultaten
Er zijn verschillen in terminologie en bepalingsmethode voor de testresultaten. Veel waarden zijn zeer gelijkaardig en verschillen enkel in hun benaming.
Voorzichtigheid is echter geboden met betrekking tot de verlenging bij maximale kracht en de verlenging bij breuk. De bepaling van deze karakteristieke waarden verschilt.
| ISO 6892-1 | ASTM E8 | |
|---|---|---|
| Helling van het elastische deel | mE | - |
| Vloeirek bij 0,2% plastische verlenging | Rp0.2 | Vloeigrens (offset = 0,2%) |
| Bovenste vloeigrens | ReH | UYS |
| Onderste vloeigrens | ReL | LYS |
| Vloeirek | AL | YPE |
| Treksterkte | Rm | TS |
| Procentuele plastische verlenging bij maximale kracht | Ag | - |
| Procentuele totale verlenging bij maximale kracht | Agt | Elu - uniforme verlenging |
| Rek bij breuk | A - manueel en met software | Rek bij breuk (manueel) |
| Procentuele totale verlenging bij breuk | At | Rek bij breuk |
Uniforme verlenging of verlenging bij maximale kracht
De naam is bijna identiek, het is ook dezelfde karakteristieke waarde, en toch zijn de resultaten niet rechtstreeks reproduceerbaar. Dat komt doordat de bepaling van de verlenging bij maximale kracht, ook wel uniforme verlenging genoemd, verschilt volgens ISO en ASTM.
Volgens ISO 6892-1 wordt de procentuele totale verlenging bij maximale kracht Agt bepaald op het punt van maximale kracht.
Bij ASTM E8 wordt de totale verlenging bij maximale kracht Elu anders bepaald: Er wordt een horizontale lijn getrokken 0,5% onder de maximale kracht, en de verlenging wordt afgelezen in het midden van deze lijn.
Afhankelijk van het materiaal kan dit leiden tot relevante verschillen in het resultaat.
Nog een verschil: ISO 6892-1 definieert bovendien de procentuele plastische verlenging bij maximale kracht (Ag), waarbij de elastische verlenging van de totale waarde wordt afgetrokken. ASTM gebruikt deze karakteristieke waarde niet.
Rek bij breuk
De totale verlenging op het moment van breuk wordt bepaald op het laatste meetpunt vóór de krachtafname, aangezien dit de breuk markeert. In ISO 6892-1 wordt de karakteristieke waarde procentuele totale verlenging bij breuk At genoemd, ASTM E8 noemt dit verlenging bij breuk.
Voor de verlenging bij breuk A volgens ISO 6892-1 wordt de elastische verlenging afgetrokken, zodat enkel de blijvende verlenging wordt weergegeven. Hier maakt ASTM E8 het essentiële verschil, omdat de verlenging na breuk manueel wordt bepaald, door de twee helften van het sample na de breuk weer samen te voegen en op te meten. Daarvoor worden vóór de test markeringen op het sample aangebracht.
Aangezien de resultaten tussen manuele en automatische meting doorgaans sterk uiteenlopen, kan voor vergelijkbaarheid met ISO ook manuele berekening worden gebruikt. Dit is ook mogelijk volgens ISO 6892-1, maar wordt steeds minder gebruikt vanwege de grotere inspanning en de grotere spreiding van de waarden.
Er is nog een punt om rekening mee te houden bij het vergelijken van de rekwaarden bij breuk: De testsnelheid in het plastische vervormingsgebied wordt in de twee normen anders gedefinieerd en kan hier variëren. De testsnelheden hebben echter een aanzienlijke invloed op de resultaten, wat in de volgende sectie nog duidelijker wordt.
5. Testsnelheid en regelmethodes
Beide normen definiëren drie verschillende regelmethodes voor de testsnelheid tot de vloeigrens is bereikt. De methodes zijn functioneel vergelijkbaar, maar de benamingen verschillen – en net dat leidt vaak tot verwarring in de dagelijkse laboratoriumpraktijk.
Resultaten die met verschillende regelmethodes worden verkregen, zijn niet reproduceerbaar – een kritiek punt.
| ISO 6892-1:2020 | Beschrijving van de testmethode | ASTM E8/E8M-22 | |
|---|---|---|---|
| Methode A1 | Closed-loop regeling van de reksnelheid, bv. 0,00025 s-1 ±20% | Methode B | Closed-loop regeling van de reksnelheid, bv. 0,00025 s-1 ±40% |
| Methode A2 | Open-loop regeling van de reksnelheid, bv. 0,00025 s-1 ±20% | Methode C | Traversesnelheid bv. 0,00025 s-1 ±20 % |
| Methode B | Spanningssnelheid bv. 6/60 MPa/s voor staal of 2/20 MPa/s voor aluminium | Methode A | Spanningssnelheid 1,15 … 11,5 MPa/s |
| Testsnelheid (na het overschrijden van de vloeigrens), bv. om de treksterkte te bepalen | bv. 0,0067 s-1 ±20 % (of 0,00025 s-1 of 0,002 s-1) | Testsnelheid (na het overschrijden van de vloeigrens), bv. om de treksterkte te bepalen | bijv. 0,00083 … 0,0083 s-1 |
De specificaties voor de regeling van de spanningssnelheid variëren. Terwijl de spanningssnelheid in ISO 6892-1 afhankelijk is van de elasticiteitsmodulus van het materiaal, is ze er in ASTM E8 onafhankelijk van.
Daarentegen zijn de methodes met reksnelheidsregeling tot de vloeigrens, reproduceerbaar. Hier werden in beide normen dezelfde testsnelheden vastgelegd. Enkel in de “closed loop”-variant staat ASTM E8 een hogere tolerantie toe.
Metalen zijn gevoelig voor reksnelheden. Een hogere testsnelheid leidt bijvoorbeeld tot hogere vloeigrenzen en heeft dus een grote invloed op de testresultaten.
De beste reproduceerbaarheid van testwaarden wordt bereikt met de closed-loop-methode. Dit garandeert identieke reksnelheden bij het bepalen van de vloeigrens. Deze methode stelt hogere eisen aan de apparatuur, maar kan zich vertalen in betrouwbaardere resultaten en minder variatie.
Conclusie: Ken de verschillen, benut de gelijkenissen efficiënt
ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M zijn beide wereldwijd erkend en hebben zich in de praktijk bewezen. Wie de verschillen begrijpt, kan resultaten correct interpreteren, verkeerde interpretaties vermijden en efficiënter werken. Omdat de twee normen op sommige vlakken geharmoniseerd zijn, kunnen de gelijkenissen gericht worden benut: bijvoorbeeld via dezelfde samplevormen, instellingen, procedures en over het algemeen reproduceerbare testomstandigheden.
In de dagelijkse laboratoriumpraktijk maakt een testsysteem dat beide normen aankan zonder complexe aanpassingen, het overschakelen tussen ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M aanzienlijk eenvoudiger. Naast de geschikte testapparatuur speelt ook de software een doorslaggevende rol: De standaard testprogramma's van testXpert bevatten alle relevante normvereisten en garanderen een testverloop dat conform de normen is.
Machine-instellingen kunnen ook worden opgeslagen in de testsoftware en automatisch worden gereproduceerd. Zo kan op een veilige, reproduceerbare manier en met weinig inspanning worden overgeschakeld tussen tests volgens ISO 6892-1 en ASTM E8/E8M.
Meer informatie over testXpert
