ASTM E8 / ASTM E8M: Próba rozciągania metali
Próba rozciągania zgodnie z ASTM E8 / ASTM E8M jest centralną metodą badawczą do określania mechanicznych właściwości charakterystycznych metalicznych materiałów w temperaturze pokojowej. W praktyce jednak często wyniki nie są powtarzalne lub trudno je porównywać. Przyczyną są zazwyczaj szczegóły konfiguracji badawczej, regulacja prędkości lub wpływ użytkownika. Firma ZwickRoell pomaga Państwu w systematycznym eliminowaniu tych źródeł błędów – od pomiaru próbek po analizę wyników zgodną z normami.
Częste źródła błędów Przeprowadzenie badań i sprzęt badawczy Możliwości automatyzacji FAQ's do normy Proszę o poradę
ASTM E8 / ASTM E8M – Najważniejsze informacje w skrócie
- ASTM E8 / ASTM E8M określa jednoosiową próbę rozciągania metalu w temperaturze pokojowej do wyznaczania granice plastyczności i wydłużenia, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy zniszczeniu i przewężenie przy zerwaniu co stanowi podstawę do porównywania materiałów, zapewnienia jakości i certyfikacji.
- Normy ASTM E8 (cale/funt) i ASTM E8M (jednostki SI) różnią się między innymi początkową długością pomiarową w przypadku próbek okrągłych (4D vs. 5D) – co jest częstą przyczyną niemożności porównania wyników.
- Najważniejsze przyczyny rozrzutu wyników często nie wynikają z samej maszyny badawczej, lecz z przygotowania próbek, określenia przekroju poprzecznego, pomiaru wydłużenia, ustawienia próbek, wyboru prędkości badania oraz wpływu użytkownika.
- Zwłaszcza w przypadku stopów wrażliwych na szybkość wydłużenia różne metody regulacji prędkości badania (Metoda A, B lub C) mogą prowadzić do znacznie rozbieżnych wyników. Aby uzyskać powtarzalne wyniki badawcze, ważne jest staranne dobranie metody i zachowanie spójnych parametrów badania.
- ASTM E8 zaleca regulację prędkości wydłużenia zgodnie z Metodą B (closed loop), ponieważ w dużym stopniu ogranicza ona wpływ układu badawczego, mocowania i sztywności maszyny, a także znacząco zwiększa niezawodność i porównywalność wyników.
- ZwickRoell wspiera skoordynowaną technikę badawczą i standaryzowane procesy z pomocą oprogramowania badawczego testXpert od prostych aplikacji po zautomatyzowane przebiegi badawcze, aby zmniejszyć wpływ użytkownika i efektywnie przeprowadzać badania ASTM E8, zgodnie z normami i identyfikowalnością.
ASTM E8 w praktyce: Typowe źródła błędów i ich wpływ na wyniki
- Jakość badania określana jest już na etapie przygotowania próbki . Odchylenia od wymiarów i tolerancji próbki określonych w normie, umocnienie spowodowane cięciem lub wycinaniem bez odpowiedniej obróbki końcowej, a także uszkodzenia w obszarze pomiaru mogą zmienić zachowanie się materiału i doprowadzić do nieporównywalnych wyników.
- Niedokładny pomiar przekroju poprzecznego: Wszystkie parametry naprężeń bazują na początkowym polu przekroju poprzecznego próbki. Błąd pomiaru wynoszący 1% w początkowym przekroju poprzecznym ma bezpośredni wpływ na granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i inne charakterystyczne wartości oraz może mieć negatywny wpływ na ważność całego badania. Precyzja jest kluczowa.
- Ustawienie i mocowanie próby: Jakość prowadzenia siły jest kluczowym czynnikiem decydującym o ważności próby. Nawet niewielkie odchylenia w trakcie zaciskania, nierówna siła mocowania lub nieprawidłowy wybór wkładek mocujących mogą prowadzić do przesunięcia się próbki lub pęknięć w obszarze zaciskania, co skutkuje lokalnymi szczytami naprężeń, przedwczesnymi pęknięciami lub zwiększonym rozrzutem, szczególnie w przypadku próbek miniaturowych lub podwymiarowych. Dlatego powtarzalne i mało naprężeniowe zaciskanie dzięki prawidłowemu doborowi uchwytów mocujących i wkładek mocujących jest jednym z najważniejszych warunków uzyskania wiarygodnych wyników, zwłaszcza w przypadku metod badawczych A i C.
- Wybór ekstensometru i kalibracja: Do określenia granic rozciągania i granic wydłużenia kluczowe znaczenie ma precyzyjny pomiar wydłużenia. Ręczne pomiary przeprowadzane po zakończeniu próby zwiększają wpływ użytkownika. Nieprawidłowa siła docisku, nieprawidłowe pozycjonowanie lub niewłaściwa kalibracja, a także stosowanie ekstensometrów należących do klas kalibracyjnych niezatwierdzonych zgodnie z normami, prowadzą do błędów systematycznych w pomiarze wydłużenia.
- W praktyce wydłużenie przy zerwaniu (elongation at break) z wydłużeniem po zerwaniu (elongation after break) są często mylone. Porównywanie lub błędna interpretacja różnych parametrów może prowadzić do nieprawidłowej oceny materiałów i decyzji o dopuszczeniu do obrotu.
- Nierównomiernie skoordynowane i starannie dobrane prędkości badawcze:Metody regulacji A, B lub C często wykazują znaczne różnice w wynikach, dotyczących granicy plastyczności i granic wydłużenia, zwłaszcza w przypadku stopów wrażliwych na zmiany szybkości wydłużenia. Organ badawczy i oceniający muszą jasno uzgodnić staranny dobór metody i spójne parametry badawcze.
- Wpływ użytkownika:Manualne przebiegi mocowania, pomiaru i oceny zwiększają zmienność, szczególnie przy dużej liczbie badań.
Szczególna dbałość o szczegóły w tych obszarach pomaga zminimalizować błędy i poprawić jakość danych. Właśnie w takich sytuacjach z pomocą przychodzą rozwiązania badawcze firmy ZwickRoell, które pozwalają na bezpieczną, precyzyjną i powtarzalną realizację kluczowych etapów procedury badawczej.
Czy chcesz, aby Twoje badania ASTM E8 były bardziej powtarzalne?
Twój lokalny ekspert ZwickRoell pomoże Ci wybrać system badawczy, ekstensometr, urządzenia mocujące i poziom automatyzacji – dostosowane do materiału, wymagań normy i ilości badanych próbek.
Uzyskaj bezpłatną konsultację już teraz
Przeprowadzenie próby rozciągania zgodnie z ASTM E8 / E8M z ZwickRoell
Szczegółowe wyjaśnienie krytycznych kroków badawczych i rozwiązań badawczych ZwickRoell:
Pomiar przekroju poprzecznego Wybór ramy obciążeniowej & Głowicy pomiaru siły Wybór uchwytów mocujących Prędkość badawcza & Metody regulacji Wybór ekstensometru Możliwości automatyzacji
Oto jak przebiega badanie:
W próbie rozciągania zgodnie z ASTM E8 / ASTM E8M znormalizowana próba metalowa zostaje obciążona w jednej osi aż do zniszczenia. Norma ASTM E8 opisuje wymagania, dotyczące geometrii próbek, a także prędkości badawczej, metod regulacji i pomiaru wydłużenia.
- Próba rozciągania rozpoczyna się od wykonania wyrobu zgodnie z normą i dokładnego zmierzenia początkowego przekroju poprzecznego próbki badanej.
- Następnie próbkę zaciska się w odpowiednim urządzeniu mocującym i wyrównuje centralnie.
- Podczas obciążenia stale rejestruje się siłę i wydłużenie. W zależności od wybranej metody regulacji, sterowanie odbywa się za pomocą szybkości naprężenia (metoda A), szybkości wydłużenia (metoda B) lub prędkości trawersy (metoda C). Po osiągnięciu granic plastyczności lub wydłużenia, prędkość badania może zostać zwiększona zgodnie z normą.
- Badanie pozwala na określenie parametrów takich jak granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu i przewężenie przy zerwaniu. Aby określić przewężenie przy zerwaniu, można również zmierzyć przekrój poprzeczny w miejscu pęknięcia.
Pomiar przekroju
Już sam pomiar przekroju poprzecznego decyduje o dokładności wszystkich parametrów związanych z naprężeniem. Systemy pomiarowe CMU30 i CMU80 umożliwiają automatyczny pomiar pola przekroju poprzecznego w kierunkach grubości i szerokości z rozdzielczością submikrometrową i wyjątkowo wysoką dokładnością. Wartości pomiarowe są przesyłane bezpośrednio do oprogramowania badawczego testXpert , co eliminuje błędy transmisji i wpływ użytkownika.
Wybór ramy obciążeniowej i głowicy pomiaru siły
Wybór maszyny wytrzymałościowej często ogranicza się do maksymalnego wymaganego zakresu siły. W praktyce jednak właściwa kombinacja z ramy obciążeniowej (Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa), Głowica pomiaru siły, Urządzenia mocujące / Uchwyty mocujące i Ekstensometr decyduje o tym, czy badania można przeprowadzić wydajnie i powtarzalnie. Proces wyboru rozpoczyna się zatem od oczekiwanego zakresu siły próbek. Na tej podstawie dobierana jest odpowiednia rama obciążeniowa, właściwe urządzenia mocujące i optymalna głowica pomiaru siły.
Jedną z zalet modułowego systemu badawczego firmy ZwickRoell jest to, że niemal każdy ekstensometr można połączyć z niemal każdą ramą obciążeniową. Dzięki temu system badawczy można elastycznie dostosowywać do różnych materiałów, geometrii próbek i wymagań norm . Jednocześnie wszystkie głowice pomiaru siły są kalibrowane z dokładnością do 0,2% ich siły nominalnej. Przykładowo głowica pomiaru siły o wartości 100 kN może dokonywać precyzyjnych pomiarów nawet przy sile badawczej wynoszącej zaledwie 200 N. Dzięki temu możliwe jest badanie małych i dużych próbek na tej samej maszynie badawczej zgodnie z normami, bez obniżania dokładności pomiaru.
Mocowanie i wyrównywanie próbki
Podczas mocowania próbki należy unikać jej zginania, naprężania wstępnego i poślizgu.
W przypadku standardowych badań metali zgodnie z metodą A (prędkość naprężenia) są urządzenia zaciskowe klinowe praktyczną opcją i najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem w ofercie. Jednak w przypadku Metody B zgodnie z normą ASTM E8/E8M zaleca się stosowanie urządzeń mocujących o zasadzie z korpusem przez klin lub uchwytów mocujących zamykanych równolegle , aby uzyskać najbardziej wiarygodne i powtarzalne wyniki badań.
W naszym laboratorium inżynierii aplikacji oraz w Centrach Xperience na całym świecie do Twojej dyspozycji są eksperci, którzy poprzez indywidualne konsultacje, demonstracje na miejscu i wsparcie online pomogą Ci znaleźć właściwe rozwiązanie dla Twojego indywidualnego zadania badawczego.
Skontaktuj się z nami teraz bez zobowiązań
Prędkość badawcza i wybór metody regulacji
Prędkość badawcza ma bezpośredni wpływ na wyznaczane wartości charakterystyczne materiału. Zwłaszcza w przypadku materiałów wrażliwych na szybkość wydłużenia, różne prędkości mogą prowadzić do różnych granic plastyczności, wartości wydłużenia i wytrzymałości. Norma ASTM E8 / ASTM E8M opisuje tutaj trzy metody regulacji (więcej informacji na temat metod regulacji i ich przydatności można znaleźć w sekcji FAQ's):
- regulacja szybkości naprężenia (Metoda A)
- regulacja szybkości wydłużenia (Metoda B)
- regulacja prędkości trawersy (Metoda C)
Systemy badawcze ZwickRoell obsługują wszystkie metody regulacji opisane w normie, umożliwiając tym samym zgodną z normą realizację szerokiego zakresu wymagań badawczych.
W przypadku metody B, która jest preferowana w normie, systemy badawcze ZwickRoell umożliwiają precyzyjną regulację szybkości wydłużenia w zamkniętej pętli regulacji (closed loop). W połączeniu z ekstensometrami optycznymi lub kontaktowymi rzeczywista szybkość wydłużenia jest stale monitorowana i automatycznie dostosowywana. Chociaż norma dopuszcza stosunkowo duże tolerancje +/- 20% w szybkości wydłużenia (przy szybkości wydłużenia 0,015 ± 0,006 cala/cala/min lub mm/mm/min, zgodnie ze specyfikacją ASTM E8), systemy ZwickRoell osiągają zwykle dokładność 3% lub lepszą. Zwiększa to powtarzalność wyników i gwarantuje, że wybrana prędkość badania zostanie niezawodnie utrzymana nawet w przypadku różnych materiałów.
W oprogramowaniu badawczym testXpert prędkość wydłużenia można śledzić w dowolnym momencie.
- Czerwona linia (1) pokazuje pasmo tolerancji ASTM E 8 (40% ustawionej prędkości).
- Zielona, przerywana linia wskazuje węższy zakres tolerancji wynoszący 5%, który jest punktem odniesienia dla systemów badawczych ZwickRoell , aby zapewnić bezpieczeństwo nawet w nieprzewidzianych zdarzeniach. Dobra regulacji szybkości wydłużenia charakteryzuje się (2) niskimi wahaniami na wejściu i (3) stabilną regulacją prędkości. Warunkiem jest regulator adaptacyjny.
Wybór ekstensometru
Pomiar wydłużenia jest jednym z kluczowych czynników wpływających na wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie zgodnie z normami ASTM E8 / ASTM E8M. Norma dopuszcza różne metody określania wydłużenia – od ręcznego pomiaru wydłużenia przy zerwaniu po próbie, poprzez ekstensometry dotykowe (ekstensometr Clip-on lub makroXtens przetwornik czujnikowy) aż po optyczne ekstensometry (najlepiej z rozwiązaniem niepozostawiającym śladów, takim jak videoXtens), które rejestrują wydłużenie bezkontaktowo przez cały czas trwania badania.
- Ręczne określanie wydłużenia przy zerwaniu po próbie wiąże się ze stosunkowo dużym wpływem użytkownika. Nawet niewielkie odchylenia w montażu fragmentów lub odczycie długości pomiaru mogą mieć wpływ na wynik.
- Ekstensometry kontaktowe dostarczają precyzyjnych wartości wydłużenia podczas badań, ale muszą być prawidłowo ustawione przez użytkownika i mogą wymagać dodatkowego wysiłku, zwłaszcza w przypadku delikatnych lub małych próbek.
Preferowanym rozwiązaniem firmy ZwickRoell są ekstensometry optyczne. Dokonują pomiaru wydłużenia bezpośrednio na próbce, bez kontaktu i niezależnie od użytkownika.
- Dzięki temu długość i pozycja pomiaru są zawsze wyraźnie określone i powtarzalne.
- Jednocześnie ekstensometry optyczne wspierają preferowaną przez ASTM E8 regulację szybkości wydłużenia zgodnie z metodą B, ponieważ wydłużenie jest mierzone w sposób ciągły i z dużą precyzją.
- Kolejną zaletą jest możliwość rejestrowania rozkładu wydłużenia w całej próbce . Umożliwia to przeprowadzenie dodatkowych ocen nawet po zakończeniu badania. W wielu przypadkach można też zrezygnować z ręcznego określania wydłużenia przy zerwaniu, eliminując w ten sposób kolejne potencjalne źródło błędu. Ogranicza to wpływ użytkownika, zwiększa porównywalność wyników i upraszcza proces badawczy w codziennej pracy laboratoryjnej.
Film: Przeprowadzenie próby ASTM E8 z ZwickRoell
Demonstracja próby na rozciąganie materiałów metalowych zgodnie z normami ASTM E8 i ISO 6892-1:
- “Metoda B Regulacja szybkością wydłużenia closed loop” (odpowiada ISO 6892-1 Metoda A1) z ZwickRoell Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa AllroundLine, kontaktowy ekstensometr makroXtens i bezkontaktowy ekstensometr videoXtens w tym pomiar próbki i ocena wyników badania za pomocą testXpert
- "Metoda C Prędkość trawersy open loop" (odpowiada ISO 6892-1 Metoda A2) z Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa Proline i ekstensometr Clip-on
Możliwości automatyzacji zgodnie z ASTM E8
Nowoczesne maszyny do badania materiałów osiągają obecnie bardzo wysoki poziom dokładności. W wielu laboratoriach najczęstszą przyczyną odchyleń od wyników nie jest już sama maszyna wytrzymałościowa, lecz manualna ingerencja człowieka w proces badawczy. Nawet niewielkie odchylenia w identyfikacji próbki, określaniu przekroju poprzecznego, ułożeniu próbki lub mocowaniu mogą mieć negatywny wpływ na porównywalność wyników.
Standaryzowane i powtarzalne procedury mają kluczowe znaczenie, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z duża ilością próbek lub gdy dane badawcze są włączane do pętli kontroli jakości, monitorowania procesów lub analiz opartych na sztucznej inteligencji . Zautomatyzowane systemy badawcze ograniczają te czynniki i zapewniają maksymalną powtarzalność wszystkich etapów badania.
Czy rozważasz automatyczne badanie metali?
ZwickRoell oferuje w tym celu szeroką gamę rozwiązań automatyzacyjnych – od próbek mikro i podwymiarowych zgodnie z normą ASTM E8 do standardowych próbek blach i zautomatyzowanych systemów do badania dużych obciążeń grubych płyt z obciążeniem badawczych do 5 MN. Oprócz wyższej powtarzalności wyników, automatyzacja poprawia również bezpieczeństwo pracy, zwłaszcza w przypadku ciężkich próbek, a także odciąża personel laboratorium.
Dowiedz się więcej o możliwościach automatyzacji w badaniu metali Uzyskaj bezpłatną konsultację
Badaj zgodnie z ASTM E8 wydajnie i bezpiecznie za pomocą oprogramowania badawczego testXpert
Dzięki testXpert zwiększasz efektywność badań zgodnie z normą ASTM E8. A testXpert dostarcza pewnych wyników badawczych, będące podstawą wiarygodnych decyzji.
- Bez względu na to, którą metodę wybierzesz, w programie badania wszystkie parametry normy ASTM E8 są już zawarte, w 100% zgodnym z normą. Na przygotowanym układzie można zobaczyć rzeczywistą szybkość wydłużenia uzyskaną w granicach tolerancji określonych w normie.
- Oszczędź sobie wstępnych badań i ręcznych obliczeń szybkości wydłużenia zgodnie z ASTM E8 . testXpert zajmuje się automatycznym ustawieniem wszystkich parametrów regulujących. Pozycje celu i wartości wydłużenia są osiągane z najwyższą dokładnością. Zmiany właściwości próbki są kompensowane online.
- testXpert zapewnia powtarzalne wyniki testów w dokładnie identycznych warunkach badawczych i dzięki wstępnie zdefiniowanej konfiguracji maszyny.
- Aby zapewnić porównywalne wyniki badań, wpływ użytkownika jest ograniczony do minimum, na przykład poprzez zarządzanie użytkownikiem.
do oprogramowania badawczego testXpert
Typowe obszary stosowania ASTM E8 / ASTM E8M
ASTM E8/E8M to jedna z najważniejszych światowych norm dotyczących charakterystyki materiałów metalowych i jest ona skierowana do producentów, przetwórców, użytkowników i laboratoriów badawczych, którzy wymagają znormalizowanego badania rozciągania metali w temperaturze pokojowej w celu kwalifikacji materiałów, kontroli jakości, certyfikacji i projektowania inżynierskiego :
- Kwalifikacja materiałowa nowych stopów metali
- Kontrola jakości w produkcji metalowej
- Kontrola towarów przychodzących w postaci półproduktów
- Badania dopuszczające w przemyśle lotniczym i kosmicznym
- Rozwój i badania materiałów
- Dowód właściwości mechanicznych dla klientów i jednostek certyfikujących
- Badania porównawcze między partiami lub procesami produkcyjnymi
- Monitorowanie procesów w produkcji seryjnej
Często zadawane pytania dotyczące ASTM E8
Ściśle mówiąc, ASTM obejmuje dwie normy, dlatego ASTM E8 należy odróżnić od ASTM E8M. Podczas, gdy ASTM E8 odnosi się do jednostek miary „ca” i „funt” , ASTM E8M używa jednostek SI . Oznacza to, że wartości charakterystyczne, które zostały określone według jednego układu jednostek, nie są dokładnie takie same, jak te, które zostały określone według innego układu jednostek. W praktyce jednak nie stanowi to na ogół problemu, gdyż przy wyznaczaniu i porównywaniu wartości charakterystycznych nie następuje przełączanie jednostek.
W tym kontekście należy jednak zwrócić uwagę, że początkowa długość pomiarowa dla prób okrągłych do określenia wydłużeń w ASTM E8 odnosi się do 4D, tj. 4-krotności średnicy próbek okrągłych, natomiast w ASTM E8M odnosi się do 5D, tj. 5-krotności średnicy okrągłych próbek. W przypadku pomyłki lub nieprzestrzegania może to prowadzić do powstania charakterystycznych wartości, które nie będą już ze sobą porównywalne.
- Różne metody badawcze i definicje:Mimo że obie normy badają ten sam materiał, wartości charakterystyczne (np. wydłużenie lub granica plastyczności) są definiowane i oceniane w różny sposób – możliwość bezpośredniego porównania jest zatem ograniczona.
- Różne prędkości badawcze: Norma ISO 6892-1 określa precyzyjne i zależne od materiału prędkości badawcze, podczas gdy norma ASTM E8 dopuszcza większe tolerancje, co może mieć mierzalny wpływ na wyniki.
- Różne metody regulacji i terminologia: Klasyfikacja metod regulacji (np. sterowanie szybkością wydłużenia w closed-loop jest określane jako Metoda B zgodnie z normą ASTM E8, a jako Metoda A1 w normie ISO 6892-1) jest nazywana inaczej w normach ISO i ASTM, co często prowadzi do nieporozumień.
- Różnice w metodologii pobierania próbek i pomiaru:Mimo że geometria próbek jest częściowo zharmonizowana, szczegóły różnią się pod względem wymiarów, niepewności pomiaru i wymiarów przekroju poprzecznego.
- Odchylenia w określaniu wartości wydłużenia: Określanie wydłużenia równomiernego i wydłużenia przy zerwaniu przeprowadza się różnymi metodami, co prowadzi do uzyskania różnych wyników, zwłaszcza w przypadku materiałów ciągliwych.
- Różne definicje wyników: Terminy takie jak wytrzymałość na rozciąganie (Rm vs. TS) lub wartości wydłużenia nie są metodologicznie identyczne, nawet jeśli brzmią podobnie.
Krótkie podsumowanie: ISO 6892-1 i ASTM E8 są w dużym stopniu zharmonizowane, ale nie identyczne – nawet niewielkie różnice w metodologii i ocenie mogą prowadzić do znacząco różnych wyników badawczych.
Więcej informacji można znaleźć w naszym wpisie na blogu Blog ASTM E8 vs. ISO 6892-1 lub w nagraniu webinarium.
Krótko mówiąc, różnica jest taka:
- Elongation at break = Wydłużenie przy zerwaniu
Jest to wydłużenie w chwili pęknięcia próbki. Dlatego też rejestruje się je w trakcie trwania badania, zazwyczaj za pomocą ekstensometru lub optycznego systemu pomiarowego. - Elongation after break = Wydłużenie po zniszczeniu
Jest to wydłużenie określane po zniszczeniu poprzez ponowne złożenie złamanych próbek i ręczny lub optyczny pomiar wydłużenia długości pomiarowej.
Dlaczego to rozróżnienie jest istotne?
Rozróżnienie w kontekście norm ASTM E8/E8M jest istotne, ponieważ wydłużenie po zerwaniu może zależeć w większym stopniu od wpływu użytkownika i prawidłowego ręcznego ponownego pomiaru, podczas gdy wydłużenie przy zerwaniu zależy w większym stopniu od systemu pomiarowego zastosowanego w trakcie badania. Wartości te nie są zatem automatycznie identyczne, zwłaszcza w przypadku przewężenia lokalnego, położenia pęknięcia, ręcznego cofnięcia lub różnych metod pomiaru.
Kształty próbek do prób rozciągania są bardzo różnorodne. Norma ASTM E8/E8M zawiera listę standardowych płaskich próbek dla blach i cienkich arkuszy, dla produktów rurowych o dużej średnicy, specjalnych uchwytów na próbki i standardowych próbek okrągłych a także określa odpowiednie początkowe długości pomiarowe, do których odnoszą się wszystkie wartości wydłużenia. Z kilkoma wyjątkami podano wszystkie wymiary wymagane do produkcji próbek lub podano wymiary minimalne (Zobacz rozdział 6 Test Specimens der ASTM E8/E8M-25).
Podano ważne informacje dotyczące przygotowania próbki , aby zapewnić, że pobranie próbki produktu i późniejsze wytworzenie próbki nie będzie miało żadnego wpływu na materiał, który mógłby mieć wpływ na wyniki próby rozciągania. Wszystkie obszary, które podczas produkcji próbek zostały utwardzone poprzez cięcie lub wykrawanie - muszą zostać poddane obróbce - jeśli mają one wpływ na właściwości. Wyroby o stałym przekroju poprzecznym (profile, pręty, druty itp.) oraz próbki odlewane (np. żeliwo, stopy metali nieżelaznych) można badać bez obróbki.
Standardowe próbki płaskie zgodnie z ASTM E8/E8M
| Próbka / Materiał | Grubość blachy | Rodzaj pomiaru | ASTM E8 | |
|---|---|---|---|---|
| Płaska próba na rozciąganie “Sheet Type”* Arkusze, płyty, drut płaski, paski, prostokąty i profile | 0,13 mm do 19 mm [0,005 cala do 0,750 cala] | Długość pomiarowa G (Gauge length) | 50 mm [2.0 cala] |  |
| Szerokość W (Width) | 12,5 mm [0.5 cala] | |||
| Próba z grubej blachy“Plate Type” Blachy, profile i materiały płaskie | min. 5 mm [0.188 cala] | Długość pomiarowa G (Gauge length) | 200 mm [8.0 cala] | |
| Szerokość W (Width) | 40 mm [1.5 cala] | |||
| Najmniejsza próbka “Subsize Specimen” | max. 6 mm [0.250 cala] | Długość pomiarowa G (Gauge length) | 25 mm [1.0 cala] | |
| Szerokość W (Width) | 6,0 mm [0.25 cala] |
* W przypadku materiałów o grubości do 0,15 mm [0,0059 cala] należy stosować normę ASTM E345 anzuwenden
* Można stosować próbki na rozciąganie obciążane sworzniem (Pin-Loaded).Aby uniknąć wyboczenia podczas badania cienkich i wytrzymałych materiałów, konieczne może być zastosowanie płytek usztywniających na końcach wkładek zaciskowych. (Zobacz rys. 8, rozdział 6.3 Sheet Type Specimen ASTM E8/E8M-25)
Standardowe próby okrągłe zgodnie z ASTM E8 i E8M
| Próba | Rodzaj pomiaru | ASTM E8 (4x średnica) | ASTM E8M (5x średnica) | |
|---|---|---|---|---|
| Próbka standardowa “Specimen 1” | Długość pomiarowa G (Gauge length) | 50,0 mm [2 000 cala] | 62,5 mm [2 500 cala] |  |
| Średnica D (Diameter) | 12,5 mm [0 500 cala] | |||
| Promień przejścia R , min. (fillet radius) | 10,0 mm [0 375 cala] | |||
| Długość równoległa A (reduced section length) | 56.0 mm [2.25 cala] | 75,0 mm [3,0 cala] | ||
| Small-Size Specimen proporcjonalna do standardowej próbki badawczej | ||||
| “Specimen 2” | Długość pomiarowa G (Gauge length) | 36.0 mm [1.400 cala] | 45,0 mm [1 750 cala] | |
| Promień przejścia R , min. (fillet radius) | 8,0 mm [0,25 cala] | |||
| Średnica D (Diameter) | 9,0 mm [0 350 cala] | |||
| Długość równoległa A (reduced section length) | 45,0 mm [1,75 cala] | 54,0 mm [2,0 cala] | ||
| "Specimen 3” | Długość pomiarowa G | 24,0 mm [1 000 cala] | 30,0 mm [1 250 cala] | |
| Średnica D (Diameter) | 6,0 mm [0 250 cala] | |||
| Promień przejścia R , min. (fillet radius) | 6,0 mm [0 188 cala] | |||
| Długość równoległa A (reduced section length) | 30.0 mm [1.25 cala] | 36,0 mm [1,4 cala] | ||
| "Specimen 4” | Długość pomiarowa G | 16,0 mm [0 640 cala] | 20,0 mm [0 800 cala] | |
| Średnica D (Diameter) | 4,0 mm [0 160 cala] | |||
| Promień przejścia R , min. (fillet radius) | 4,0 mm [0 156 cala] | |||
| Długość równoległa A (reduced section length) | 20,0 mm [0,75 cala] | 24,0 mm [1,0 cala] | ||
| “Specimen 5” | Długość pomiarowa G | 10,0 mm [0 450 cala] | 12,5 mm [0 565 cala] | |
| Średnica D (Diameter) | 2,5 mm [0 113 cala] | |||
| Promień przejścia R , min. (fillet radius) | 2,0 mm [0 094 cala] | |||
| Długość równoległa A (reduced section length) | 16,0 mm [0 625 cala] | 20,0 mm [0,75 cala] | ||
Szczególną uwagę zwraca się na prędkość badawczą . ASTM E8 i ASTM E8M umożliwiają pięć różnych sposobów określania prędkości badawczych. Określane są jako
- Szybkość wydłużenia lub prędkość wydłużenia na próbce
- Szybkość naprężenia lub przyrost naprężenia na próbce
- Prędkość belki poprzecznej lub trawersy
- czas, który upłynął do zakończenia odcinka badawczego lub całego badania
- prędkość swobodnego ruchu belki poprzecznej lub trawersy, czyli informacja o prędkości bez obciążenia belki poprzecznej lub trawersy
Aby określić tak zwane „Yield Properties“, którymi są granica plastyczności, rozszerzenie granicy plastyczności i granice wydłużenia, ogólnie wszystkie parametry związane ze zmianą zachowania materiału z elastycznego na plastyczne, ważne jest określenie odpowiedniej regulacji prędkości badawczej. W przypadku materiałów metalicznych parametry te mogą w istotny sposób zależeć od rzeczywistej prędkości badawczej, dlatego prędkości badawcze muszą być utrzymywane w określonych tolerancjach. ASTM E8 i ASTM E8M uwzględniają to za pomocą trzech różnych metod regulacji. Są one oznaczone jako Metoda A, B i C.
Metoda regulacji B:
Zalecana procedura | Metoda regulacji C:
| Metoda regulacji A:
|
|
|
|
Metoda C bazuje na stałej prędkości belki poprzecznej lub trawersy.
- Prędkość trawersy należy wyregulować i utrzymywać na stałym poziomie, tak aby początkowa równoległa długość próbki uległa wydłużeniu o 0,015 ± 0,003 cala/cal/min lub mm/mm/min .
- Ta metoda C jest zalecana, jeśli materiał nie odkształca się w sposób ciągły.
- Metoda C przeznaczona jest dla maszyn bez sterowania cyfrowego lub wysokiej jakości systemów napędowych, ale nie jest już uważana za najnowocześniejszą.
Metoda A opiera się na wzroście naprężenia rozciągającego podczas obciążenia.
Istotne jest to, że nie jest to badanie regulowane siłą. Zamiast tego maszyna wytrzymałościowa powinna pracować ze stałą prędkością trawersy lub siłownika która generuje określoną szybkość naprężenia w próbce (np. 11 Mpa/s). Ponieważ sformułowania zawarte w normie bywają niekiedy niejednoznaczne, wymóg ten bywa niekiedy błędnie interpretowany. W szczególności błędnie zakłada się, że regulacja siły jest konieczna. Jednakże stosowanie takiego sterowania siłą może prowadzić do znacząco zniekształconych i bezużytecznych wyników badawczych.
- W liniowo sprężystej części próby rozciągania, czyli na samym początku próby, należy osiągnąć wzrost naprężenia w zakresie 1,15 i 11,5 MPa/s (odpowiada to 10 000 i 100 000 psi/min).
- Jednakże w normach ASTM E8 ewent. ASTM E8M wyraźnie stwierdzono, że te specyfikacje i metoda nie oznaczają, że wzrost naprężenia powinien być utrzymywany na stałym poziomie aż do uzyskania zachowania plastycznego lub że należy zastosować kontrolę wzrostu siły w zamkniętej pętli regulacji może wykraczać poza liniowy zakres sprężystości.
- W praktyce metodę A stosuje się w przypadku metali standardowych o stosunkowo stabilnym zachowaniu sprężystym, np. stali konstrukcyjnych, stali do obróbki cieplnej lub wielu metali nieżelaznych, gdy nie jest dostępne stanowisko do badań z regulowanym wydłużeniem. Jednakże prawidłowa regulacja wymaga doświadczenia i dobrej znajomości sztywności układu.
Metoda B opiera się na regulacji prędkości wydłużenia lub szybkości odkształcania (Regulacja prędkości wydłużenia) podczas obciążania.
- Maszyna wytrzymałościowa utrzymuje stałą szybkość odkształcania lub szybkość odkształcania w zamkniętej pętli regulacji „closed loop“, używając ekstensometru do ciągłego dostarczania wartości wydłużenia, które są wykorzystywane do obliczenia dokładnej szybkości wydłużenia.
- Prędkość wydłużenia jest określona przez normę na 0,015 ± 0,006 cala/cal/min lub mm/mm/min co odpowiada 40% tolerancji dla regulacji szybkości odkształcania.
- Uważa się, że jest to preferowana metoda w przypadku niemal wszystkich materiałów metalowych, szczególnie stali o wysokiej wytrzymałości, stopów aluminium, stopów tytanu, stopów na bazie niklu i materiałów wrażliwych na wydłużenia.
Dzięki regulacji prędkości wydłużenia zwiększa się wiarygodność wyników i uzyskuje się porównywalne wyniki badań. Charakterystyka materiałów metalicznych zależy w dużym stopniu od szybkości odkształcania lub prędkości wydłużenia. Im wyższa szybkość odkształcania, tym zwykle wyższe są wartości wytrzymałości. Stopy i inne właściwości produktu również wpływają na zależność od szybkości wydłużenia.
Szczególne korzyści oferuje Regulacja szybkości wydłużenia w zamkniętej pętli regulacji „closed loop“, w którym regulator adaptacyjny jest używany do automatycznego utrzymywania prawidłowej szybkości wydłużenia:
- Oszczędność czasu: System automatycznie ustawia prawidłową wartość wydłużenia bez interwencji użytkownika.
- Po prostu bezpieczne: Eliminuje to również błędy ustawień.
- Precyzja: Sterownik adaptacyjny zapobiega przekroczeniu prędkości wydłużenia, utrzymuje ją na stałym poziomie w granicach tolerancji, dzięki czemu szybkość odkształcania pozostaje w granicach tolerancji nawet w przypadku nieprzewidzianych zdarzeń.
Procedura ta wymaga systemu badawczego skoordynowanego z technologią sterowania, ale znacznie upraszcza działanie badawcze.
