ASTM E345 & DIN 50154 – Próba rozciągania folii metalowych

Normy międzynarodowe ASTM E345 i DIN 50154 opisują znormalizowane metody badań wytrzymałości na rozciąganie folii metalowych i cienkich pasków (zwykle o grubości nominalnej mniejszej niż 0,200 mm). Obie normy zapewniają powtarzalne i porównywalne wyniki w charakteryzowaniu wytrzymałości, ciągliwości i modułu sprężystości.

Obszary stosowania określone wartości charakterystyczne Przeprowadzenie badania & Środki pomiarowe Możliwości automatyzacji Kształty próby & Geometria Laboratorium badania akumulatorów Downloads Proszę o poradę

Szczegółowy widok próby rozciągania ekstremalnie cienkiej folii akumulatorowej w badaniu akumulatorów litowo-jonowych zgodnie z normami ASTM E345 i DIN 50154 – próba rozciągania folii aluminiowej — Badanie wytrzymałości na rozciąganie folii akumulatorowej – strona katody aluminiowej

ASTM E345 & DIN 50154 – Próba rozciągania folii metalowych: Próbki folii z miedzi, aluminium i tytanu — Przykłady prób rozciągania folii metalowych: Aluminium, tytan, miedź

Gdzie najczęściej stosuje się normy ASTM E345 i DIN 50154?

Normę DIN 50154 pierwotnie opracowano dla folii aluminiowych stosowanych w przemyśle opakowaniowym . Obszar ten pozostaje kluczowym zastosowaniem do dziś, ponieważ stała jakość, wysoka ciągliwość i stabilność mechaniczna są kluczowe dla folii opakowaniowych.
Jednak obecnie norma ta, w połączeniu z normą ASTM E345 , jest stosowana w znacznie rozszerzonych obszarach zastosowań – dla wszystkich technicznych folii metalowych, od aluminium i miedzi po tytan i lit metaliczny. Oznacza to, że badanie wytrzymałości na rozciąganie według tych norm nie jest interesujące tylko w przypadku klasycznych zastosowań, ale znalazło również zastosowanie w kluczowych technologiach dla elektromobilności i wodoru :

Przemysł opakowań: Folie aluminiowe do pakowania żywności i produktów farmaceutycznych
Badania i produkcja baterii: W bateriach litowo-jonowych stosuje się niezwykle cienkie folie metalowe -folie miedziane po stronie anody (ok. 4,5–12 µm) i folie aluminiowe po stronie katody (ok. 8–20 µm). Pełnią funkcję kolektorów prądu i nośników warstw aktywnych w akumulatorach litowo-jonowych. Próba rozciągania ma na celu sprawdzenie, czy materiały wytrzymają naprężenia występujące w procesie produkcyjnym i przez cały okres eksploatacji akumulatora. Elektrody powlekane można również badać zgodnie z normami.
Więcej informacji na temat badania baterii
Wodór i technologia Green-Energy: Folie tytanowe w płytkach bipolarnych do ogniw paliwowych – w tym przypadku wytrzymałość na rozciąganie decyduje o trwałości i bezpieczeństwie podzespołów.
Więcej o badaniu ogniw paliwowych
Automotive-Testing: Badanie lamelli chłodnic samochodowych, w których cienkie folie i taśmy muszą niezawodnie wytrzymywać naprężenia mechaniczne.

Na szczeblu europejskim trwają obecnie prace nad dalszym rozwojem norm (CEN, EN) w celu lepszego dostosowania metod badawczych do nowych materiałów i zastosowań w przyszłości. Aktywnie uczestnicząc w dalszym rozwoju norm, zwłaszcza w zakresie materiałów akumulatorowych i badania ogniw paliwowych, firma ZwickRoell zapewnia, że jej rozwiązania badawcze będą spełniać wszystkie wymagania także w przyszłości.

Jakie wartości charakterystyczne określają normy ASTM E345 i DIN 50154?

Najważniejsze właściwości mechaniczne cienkich folii metalowych można określić stosując normy ASTM E345 i DIN 50154 :

0,2 % granicy wydłużenia (R_p0,2) – Weryfikacja granicy przejścia sprężysto-plastycznego
Wytrzymałość na rozciąganie (Rm) – maksymalna nośność folii
Wydłużenie przy zniszczeniu (A50 ewent. A100) – Miara ciągliwości i rozciągliwości
Moduł sprężystości (Moduł E) – Sztywność materiału

Parametry te dostarczają cennych informacji do opracowywania materiałów, zapewniania jakości i oceny okresu eksploatacji.

Film: Badanie wytrzymałości na rozciąganie cienkich folii akumulatorowych (folie aluminiowe i miedziane, separatory polimerowe) zgodnie z normami DIN 50154 i ASTM E345

Odtwarzając film wyrażasz zgodę na używanie plików cookies i przesyłanie danych do serwisu YouTube w USA.

Konstrukcja badawcza Próba rozciągania folii metalowej zgodnie z ASTM E345 i DIN 50154 na maszynie badawczej AllroundLine, ekstensometrem videoXtens biax i pneumatycznymi uchwytami mocującymi

Przeprowadzenie próby & Środki pomiarowe zgodnie z ASTM E345 i DIN 50154

Cienkie folie metalowe są delikatne i stawiają większe wymagania sprzętowi badawczemu. Zaczyna się od przygotowania próbek, przechodzi przez mocowanie i kończy na badaniu próbek:

Maszyna badawcza: Ze względu na niewielkie siły badawcze występujące podczas badania folii idealnie sprawdza się jednokolumnowa uniwersalna maszyna wytrzymałościowa zwickiLine o siłach badawczych do 1 kN. Dzięki precyzyjnej kalibracji naszych przetworników siły możliwe jest również stosowanie istniejących maszyn wytrzymałościowych o większej nośności ramy obciążeniowej, przy zachowaniu pełnej zgodności z normami ISO 7500-1 ewent. ASTM E4 (klasa 1 lub wyższa).
Przygotowanie próby: Cienkie folie metalowe są wyjątkowo wrażliwe na zagniecenia, nacięcia i wgniecenia. Aby przygotować próbkę w sposób czysty i bez karbów, firma ZwickRoell zaleca między innymi stosowanie praski do folii, która gwarantuje optymalną i powtarzalną jakość cięcia oraz wymiary próbki już przy jednym cięciu.
Obsługa & Nałożenie próby: Aby zminimalizować wpływ operatora i ryzyko uszkodzenia próbki oraz zapewnić pionowe ustawienie, narzędzie Easy Insertion Tool pomaga użytkownikowi w precyzyjnym i bezstresowym wprowadzaniu próbki, szczególnie w przypadku próbek o grubości mniejszej niż 0,1 mm. Płytka wyrównująca zapewnia prawidłowe pozycjonowanie przed włożeniem próbki do uchwytu za pomocą prowadnicy.
Mocowanie próby i przenoszenie siły: Bezpieczne mocowanie bez uszkodzeń i przesuwania się delikatnych folii można uzyskać na przykład przy użyciu pneumatycznych uchwytów mocujących i gumowych zestawów wkładek, które gwarantują stałą siłę zamykania. Ponadto, dzięki szerokiemu wyborowi wkładek i uchwytów mocujących, gwarantujemy idealną konfigurację maszyny do każdego zastosowania.
Automatyczna regulacja zera siły za pomocą oprogramowania testXpert dodatkowo chroni próbkę przed niepożądanym obciążeniem wstępnym podczas mocowania. Wyślizgiwanie się lub odkształcenie plastyczne próbki we wkładkach może skutkować nieprawidłowymi wartościami mierzonego wydłużenia przy zerwaniu.
Pomiar wydłużenia: Jeżeli oprócz wytrzymałości na rozciąganie R_m i wydłużenia przy zerwaniu A₅₀ ewent. A₁₀₀ konieczne jest również wyznaczenie granicy plastyczności R_p0,2 , wymagany jest pomiar wydłużenia za pomocą ekstensometru . Aby uzyskać wyjątkowo precyzyjne wyniki i uzyskać wymagający pomiar modułu E, zaleca się użycie ekstensometru Video videoXtens biax, który działa bezkontaktowo i nie wymaga znakowania próbki. Oprócz oszczędności czasu wynikającej z wyeliminowania konieczności znakowania próbek, ekstensometry bezkontaktowe oferują znaczące zalety w porównaniu z czujnikami nakładanymi / czujnikami z mackami , ponieważ eliminują potencjalne uszkodzenia cienkich próbek spowodowane przez krawędzie tnące i wpływ siły napędowej krawędzi tnącej na wyniki badania.
Przeprowadzenie badania: Normy ASTM E345 i DIN 50154 zostały opracowane na podstawie norm dotyczących prób rozciągania metali zgodnych z normami ASTM E8 i ISO 6892-1 i dostosowane do badań cienkich warstw, dlatego też w wielu kwestiach odnoszących się do procedury badawczej, parametrów badawczych i wartości charakterystycznych normy te są często wykorzystywane.
Zbieranie i ocena danych: Oprogramowanie badawcze testXpert prowadzi użytkownika przez cały proces badawczy zgodnie z normami. Standardowe programy badawcze uwzględniają już odpowiednie specyfikacje norm ASTM E345 i DIN 50154. Dodatkowo integracja ekstensometru videoXtens umożliwia analizę 2D-DIC: Można ustawić wirtualne długości pomiarowe, sprawdzić jakość wyrównania i określić ilościowo niejednorodności – bez dodatkowego sprzętu.

Praska do folii i folii akumulatorowych

zgodnie z DIN 50154, ASTM E345

Easy Insertion Tool

Wzorzec do układania próby dla optymalnego ułożenia próbki w pionie

Pneumatyczny uchwyt mocujący

zapewniają delikatne zaciskanie bez ściskania i załamywania

Wymagania specjalne dla urządzeń badawczych podczas prób rozciągania folii litowo-metalowych

Szczególne wyzwania pojawiają się podczas badania folii litowo-metalowej, ponieważ jej wytrzymałość na rozciąganie można określić jedynie w obojętnym środowisku, tj. w suchym pomieszczeniu lub w atmosferze gazu obojętnego. Maszyna wytrzymałościowa zwickiLine umieszczana jest w specjalnej komorze (Glove boxe) , co pozwala na precyzyjne przeprowadzenie badania w kontrolowanych warunkach. Narzędzie Easy Insertion Tools można bezpiecznie stosować do wprowadzania próbek, nawet także w rękawicach .

Stanowisko badawcze zgodne z normami ASTM E345 i DIN 50154 z Glove Box (komorą ochronną) do badań rozciągania folii litowo-metalowych w ramach badania akumulatorów litowo-jonowych

Próba rozciągania folii litowo-metalowych w gazie obojętnym, szczegółowy widok układu w Glove Box zgodnie z ASTM E345 i DIN 50154

Badanie baterii: Widok wnętrza Glove Box (komora ochronna) do bezpiecznego badania folii litowo-metalowych pod kątem wytrzymałości na rozciąganie w środowisku obojętnym zgodnie z ASTM E345 i DIN 50154

Czy chcesz wykonać badania zgodnie z normami ASTM E345 lub DIN 50154? Nasi eksperci doradzą Państwu w wyborze odpowiedniego rozwiązania badawczego.

Zapraszamy do kontaktu

Zalety sprzętu badawczego ZwickRoell zapewniającego wiarygodne i powtarzalne wyniki badań

Bezpieczne obchodzenie się z próbkami: Zminimalizowany wpływ użytkownika, optymalne pionowe ustawienie próbki dzięki narzędziu Easy Insertion Tool i automatycznej regulacji siły zerowej
Delikatne przenoszenie siły: Pneumatyczne uchwyty mocujące ze stałym ciśnieniem zamykania zapobiegają uszkodzeniu próbki
Bezkontaktowy pomiar wydłużenia: Nie jest wymagany żaden etap znakowania, próbka pozostaje nienaruszona
Wysoka powtarzalność: Czyste przygotowanie próbki i precyzyjna technika zaciskania
Maksymalna elastyczność: Jedno oprogramowanie do wszystkich ocen, w tym zintegrowanej analizy 2D-DIC
Bezpieczne przygotowywanie i badanie próbek nawet w środowiskach obojętnych: Dokładne wyniki badawcze nawet przy specjalnych wymaganiach w zakresie badań folii litowo-metalowej.
Opcjonalnie: Zautomatyzowane systemy badawcze zapewniające większą przepustowość próbek i mniejszy wpływ użytkownika

Możliwości automatyzacji badania folii metalowych

Aby próby rozciągania metalowych folii móc przeprowadzać w sposób zautomatyzowany , do dyspozycji jest nasz zautomatyzowany system badawczy roboTest N . Specjalnie opracowany chwytak do prób został dostosowany do szczególnych wymagań próbek niestabilnych wymiarowo. Dzięki temu folie metalowe mogą być bezpiecznie transportowane w zautomatyzowanym systemie.

Zautomatyzowany proces zapewnia, że próbki zawsze będą umieszczone w tym samym miejscu w uchwycie mocującym. Dzięki temu możnaniecentralne lub ukośne mocowanie próbki wykluczyć , co ma ogromne znaczenie dla uzyskania wiarygodnych wyników badań, zwłaszcza w przypadku cienkich próbek.

Pomiar grubości folii stalowych można wykonać przy użyciu czujnika. Alternatywnie, grubość można określić również poprzez pomiar ciężaru. W tym przypadku masę próbki oblicza się na podstawie jej wymiarów i znanej gęstości materiału. Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku folii aluminiowych.

Zwiększ przepustowość próbek i zminimalizuj wpływ użytkownika dzięki naszym rozwiązaniom automatyzacyjnym do badania folii metalowej.

Dowiedz się więcej o roboTest N Zapraszamy do kontaktu

Więcej informacji o naszych produktach

Skontaktuj się z centrum badania akumulatorów ZwickRoell, Karin Hanak

Wszechstronna wiedza specjalistyczna w zakresie badania wytrzymałości materiałów, dostęp do wszystkich precyzyjnych maszyn badawczych i cała oferta akcesoriów w naszym centrum badawczym akumulatorów ZwickRoell służą poradą w zakresie techniki aplikacyjnej.

Jesteś zainteresowany bezpłatnymi wstępnymi badaniami w naszym centrum badania akumulatorów? Chętnie doradzimy Państwu w wyborze odpowiedniego sprzętu badawczego.

Skontaktuj się z nami teraz Doradztwo & Technika aplikacyjna

Nasze nowe laboratorium, badające akumulatory dysponuje najnowocześniejszą techniką badawczą, umożliwiającą przeprowadzanie różnych mechanicznych badań akumulatorów w celu charakteryzacji ogniw, zarówno w badaniach, rozwoju, jak i produkcji akumulatorów. Dwóch ekspertów ds. aplikacji jest dostępnych dla naszych klientów w celu przeprowadzenia prób na miejscu lub zdalnie. W ten sposób chcemy mieć pewność, że znajdziemy najlepszą możliwą koncepcję badania odpowiadającą konkretnym wymaganiom naszych klientów.
Zapraszamy do udziału w wirtualnym spacerze po naszym laboratorium lub do kontaktu z nami już dziś – chętnie udzielimy Państwu porady!

Jakie kształty i geometrie próbek są określone w normach ASTM E345 i DIN 50154?

Obie normy określają różne kształty próbek w celu umożliwienia badania szerokiej gamy materiałów zgodnie z normą. Wybór kształtu próbki zależy od materiału, grubości i parametrów, które mają zostać określone. Gładkie, pozbawione karbów krawędzie cięcia są absolutnie niezbędne.

ASTM E345 (Typ Próby A, B, C)*:

Typ A:Próba wiosełkowa z szerokimi końcami: Długość mocowania w obszarze wiosełka min. 50 mm, zredukowana początkowa długość pomiarowa 50,0 mm (1.969 cala) lub 50,8 mm (2,0 cale) oraz w obszarze równoległym próbki o długości min. 60 mm (2,25 cala) i szerokości początkowej 12,7 mm (0,5 cala).
Typ B: równoległa próbka paskowa o całkowitej długości min. 230 mm (9,0 cala), wolnej długości mocowania między wkładkami zaciskowymi min. 125 mm (4,92 cala), szerokości 12,7 mm (0,5 cala).
Typ C: równoległa próbka paskowa, różniąca się od typu B jedynie początkową szerokością 15,0 mm (0,591 cala).

DIN 50154 (Próbka paskowa bez główek Typ 1a i 1b w zależności od techniki badania i oznaczanych parametrów)**:

Próbka paskowa o początkowej długości pomiarowej (L₀) wynoszącej 50 mm lub najlepiej 100 mm i długości w obszarze mocowania (długość mocowania) ≥ 25 mm. Szerokość początkowa próby wynosi 15 mm.

Próba paskowa 1a) (Pomiar wydłużenia za pomocą ekstensometru): Całkowita długość próbki min. 120 mm lub 170 mm przy wolnej długości mocowania między wkładkami (L_c) ≥L₀ + 20 mm
Próba paskowa 1b) (Pomiar wydłużenia za pomocą drogi trawersy): Tutaj jest Lc = L0

^{* porównaj}^{ASTM E345-24a Rozdział “6.Test Specimen” S. 2-3}
^{** Vgl.}^{DIN 50154:2019-09 Rozdział “7 Próby”}

O AUTORZE:

Dr. Harald Schmid

Global Industry Manager Metal | ZwickRoell GmbH & Co. KG

Jako Global Industry Manager odpowiada za strategię branżową w sektorze metalowym, koncentrując się na monitorowaniu rynku, dalszym rozwoju rozwiązań badawczych i wsparciu sprzedaży na rynku międzynarodowym.

Wnosi on bogate doświadczenie w pracach normalizacyjnych i aktywnie uczestniczy w pracach różnych komitetów, w tym międzynarodowego komitetu ISO „ISO/TC 164 Mechanical Testing of Metals“ oraz krajowych grup roboczych DIN, takich jak NA 062-01-42 AA Badania rozciągania i ciągliwości metali i NA 062-01-47 AA Badania wytrzymałości na udarność metali i Badania mechaniczno-technologiczne rur metalowych.

Jego kariera akademicka rozpoczęła się od uzyskania dyplomu z inżynierii mechanicznej (B.Sc. & M.Sc.) w Instytucie Technologii w Karlsruhe (KIT). Po zakończeniu pracy na międzynarodowych stanowiskach w dziedzinie inżynierii mechanicznej, prowadził badania na Uniwersytecie Fryderyka Aleksandra w Erlangen-Norymberdze jako asystent badawczy, ze szczególnym uwzględnieniem charakterystyki materiałów i formowania blach. Poświęcił doktorat zagadnieniom głębokiego tłoczenia przy użyciu przeciągaczy.

Zapraszamy do kontaktu