ASTM E8 / ASTM E8M: Испытания металлов на растяжение
Испытание на растяжение по ASTM E8 / ASTM E8M - это центральный метод испытания для определения механических характеристик металлических материалов при комнатной температуре. Однако на практике часто получаются невоспроизводимые или трудно сопоставимые результаты. Причиной чаще всего являются компоненты испытательного оборудования, регулирование скорости или влияние человеческого фактора. Фирма ZwickRoell поможет Вам систематически устранить эти источники ошибок - от измерения образцов до оценки соответствия стандартам.
Частые источники ошибок Проведение испытания и оборудование Возможности автоматизации Часто задаваемые вопросы к стандарту Запросить консультацию
ASTM E8 / ASTM E8M – самое важное в краткой форме
- Стандарт ASTM E8 / ASTM E8M содержит описание одноосного испытания металлов на растяжение при комнатной температуре для определения пределов текучести и условных пределов текучести, прочности при растяжении, деформации разрушения и относительного сужения в качестве основы для сравнения материалов, контроля качества и сертификации.
- ASTM E8 (дюйм/фунт) и ASTM E8M (единицы СИ) различаются, среди прочего, начальной расчетной длиной у круглых образцов (4D vs. 5D) – частая причина для несопоставимых результатов.
- Основные причины разброса результатов часто заключаются не в самой испытательной машине, а в подготовке образца, определении поперечного сечения, измерении деформации, выравнивании образца, выборе скорости испытания и влиянии человеческого фактора.
- Различные методы регулирования скорости испытания (метод A, B или C) могут привести к значительным отклонениям результатов, особенно для сплавов, чувствительных к скорости деформации. Тщательный выбор метода и согласованные параметры испытания имеют важное значение для получения воспроизводимых результатов.
- Стандарт ASTM E8 рекомендует регулирование скорости деформации по методу B (closed loop), поскольку это в значительной степени снижает влияние испытательной системы, зажима и жесткости машины, а также значительно повышает надежность и сопоставимость результатов.
- Благодаря согласованным испытательным технологиям, стандартизированным процессам и программному обеспечению testXpert фирма ZwickRoell оказывает поддержку в проведении испытани (от простых до автоматизированных), чтобы уменьшить влияние человеческого фактора и повысить эффективность и отслеживаемость испытаний по ASTM E8.
ASTM E8 на практике: основные источники ошибок и их влияние на результаты испытаний
- Качество испытания определяется уже на стадии изготовления образца. Отклонения от размеров образцов и допусков, указанных в стандарте, холодное упрочнение из-за вырубки или штамповки образца без соответствующей последующей обработки, а также повреждения в зоне измерения могут изменить характеристики материала и привести к несопоставимым результатам.
- Неточное измерение поперечного сечения: все характеристики напряжения базируются на начальном поперечном сечении образца. Погрешность измерения начального поперечного сечения в 1 % напрямую влияет на предел текучести, прочность при растяжении и другие характеристики и может негативно повлиять на эффективность всего испытания. Точность является решающим фактором.
- Выравнивание и зажим образца: качество приложения усилия в значительной степени влияет на эффективность испытания. Даже небольшое отклонение при зажиме, неравномерное усилие зажима или неправильный выбор зажимных губок приводят к проскальзыванию образца или разрушению в зоне зажима и, как следствие, к локальным скачкам напряжения, преждевременному разрушению или увеличению разброса, особенно если речь идет о миниатюрных или дополнительных образцах. Поэтому воспроизводимый зажим с низким напряжением благодаря правильному выбору захватов и зажимных губок является одним из важнейших условий получения устойчивых результатов, особенно при методах испытаний A и C.
- Выбор экстензометра и калибровка: для определения пределов текучести и условных пределов текучести решающим является точное измерение деформации. Ручное измерение после испытания увеличивает влияние человеческого фактора. Неправильное усилие прижима, позиционирование или некорректная калибровка / применение экстензометров нестандартных калибровочных классов приводит к систематическим ошибкам при измерении деформации.
- На практике деформацию разрушения (elongation at break) и деформацию после разрушения (elongation after break) часто путают друг с другом. Сравнение или неверное толкование различных показателей может привести к неправильной оценке материалов и принятию решений об их выпуске.
- Неравномерно настроенные и неоптимально выбранные скорости испытания:Методы регулирования A, B или C часто имеют значительные различия в результатах для предела текучести и условного предела текучести, особенно у сплавов, чувствительных к изменению скорости деформации. Тщательный выбор метода и согласованные параметры испытаний должны быть четко согласованы между испытывающим и проверочным органом.
- Влияние человеческого фактора:Ручные процедуры зажима, измерения и анализа увеличивают разброс - особенно при больших объемах испытываемых образцов.
Тщательность в этих областях помогает свести к минимуму ошибки и улучшить качество данных. Именно здесь проявляются испытательные решения фирмы ZwickRoell, позволяющие безопасно, точно и воспроизводимо выполнять критические этапы испытаний.
Желаете сделать свои испытания по ASTM E8 более воспроизводимыми?
Ваш местный специалист из фирмы ZwickRoell поможет Вам выбрать испытательную систему, экстензометр, захваты и степень автоматизации - в соответствии с материалами, требованиями стандартов и объемами образцов..
Запросите консультацию прямо сейчас
Проведение испытания на растяжение по ASTM E8 / E8M с помощью оборудования фирмы ZwickRoell
Подробное описание критических этапов испытания и решений фирмы ZwickRoell:
Измерение поперечного сечения Выбор нагружающей рамы и датчика силы Выбор захватов Скорость испытания и метод регулирования Выбор экстензометра Возможности автоматизации
Испытание проводится следующим образом:
В процессе испытания на растяжение по ASTM E8 / ASTM E8M соответствующий стандартам металлический образец одноосно нагружают вплоть до разрушения. Стандарт ASTM E8 содержит требования как к геометрии образца, так и к скорости испытания, методам регулирования и измерению деформации.
- Испытание на растяжение начинается с нормативного изготовления образца и точного измерения его начальной расчетной длины.
- Затем образец зажимают в подходящих захватах и выравнивают по центру.
- Во время нагружения постоянно регистрируют значения усилия и деформации. В зависимости от выбранного метода регулирования управление осуществляется по скорости напряжения (метод А), скорости деформации (метод В) или по скорости траверсы (метод С). После достижения пределов текучести или условных пределов текучести можно увеличить скорость испытания в соответствии со стандартом.
- В процессе испытания определяют такие характеристики, как предел текучести, условный предел текучести, прочность при растяжении, деформация разрушения и относительное сужение. Для определения относительного сужения можно дополнительно измерить поперечное сечение в точке разрушения.
Измерение поперечного сечения
Даже измерение поперечного сечения уже является решающим для точности всех зависимых от напряжения характеристик. Измерительные системы CMU30 и CMU80 позволяют автоматически измерять площадь поперечного сечения как по толщине, так и по ширине с субмикрометровым разрешением и чрезвычайно высокой точностью. Измеренные значения передаются непосредственно в программное обеспечение testXpert, что ликвидирует ошибки передачи и влияние человеческого фактора.
Выбор нагружающей рамы и датчика силы
Выбор испытательной машины часто сводится к максимальному требуемому диапазону усилия. Однако на практике определяет, можно ли проводить испытания эффективно и воспроизводимо, правильная комбинация нагружающей рамы (универсальная испытательная машина), датчика силы, захватов и экстензометра. Поэтому процесс выбора начинается с ожидаемого диапазона усилия для нагружения образцов. На этой основе выбирают подходящую нагружающую раму, подходящие захваты и оптимальный датчик силы.
Преимуществом модульной испытательной системы фирмы ZwickRoell заключается в том, что практически любой экстензометр можно комбинировать практически с любой нагружающей рамой. Благодаря этому испытательную систему можно гибко адаптировать к различным материалам, геометриям образцов и требованиям стандартов. В то же время все датчики силы откалиброваны с точностью до 0,2 % от их номинального усилия. Так, например, датчик силы на 100 кН все еще может выполнять точные измерения даже при усилии испытания всего в 200 Н. Это позволяет проводить испытания как небольших, так и крупных образцов на одной и той же испытательной машине в соответствии со стандартами без ущерба для точности измерений.
Зажим и выравнивание образца
При зажиме образца все сводится к предотвращению его изгиба, смещения или проскальзывания.
Для стандартных испытаний металлов по методу A (скорость напряжения) клиновые захваты являются практичным и наиболее экономически выгодным решением в нашем ассортименте. Однако для метода B по ASTM E8/E8M рекомендуется использовать захваты типа «корпус с клиньями» или захваты с параллельным закрытием для получения наиболее надежных и воспроизводимых результатов испытаний.
В нашей лаборатории прикладных технологий и экспериментальных центрах по всему миру к Вашим услугам специалисты, которые посредством индивидуальных консультаций, демонстрации на месте и в режиме онлайн найдут решение, подходящее для Ваших задач.
Скорость испытания и выбор метода регулирования
Скорость испытания имеет непосредственное влияние на полученные характеристики материала. Особенно у материалов, чувствительных к скорости деформации, различные значения скорости могут приводить к различным значениям пределов текучести, деформации и прочности. Для этого стандарт ASTM E8 / ASTM E8M содержит описание трех методов регулирования (подробнее о методах регулирования их использовании см. пункт Часто задаваемые вопросы):
- регулирование по скорости напряжения (метод A)
- регулирование по скорости деформации (метод B)
- регулирование по скорости траверсы (метод C)
Испытательные системы фирмы ZwickRoell поддерживают все методы регулирования, приведенные в стандарте, что позволяет соответствовать самому широкому спектру требований к испытаниям.
Для метода В, предпочтительного в стандарте, испытательные системы фирмы ZwickRoell обеспечивают точное регулирование по деформации в замкнутом контуре (closed loop). В сочетании с оптическими или контактными экстензометрами фактическая скорость деформации постоянно контролируется и автоматически регулируется. Хотя стандарт позволяет сравнительно большие допуски в +/- 20% от скорости деформации (при скорости деформации 0,015 ± 0,006 дюйма/дюйма/мин или мм/мм/мин, регламентированной в ASTM E8), системы фирмы ZwickRoell обычно достигают точности 3 % или выше. Это повышает воспроизводимость результатов и гарантирует, что выбранная скорость испытания надежно соблюдается даже при испытаниях различных материалов.
В программном обеспечении testXpert скорость деформации можно отслеживать в любой момент.
- Красная линия (1) показывает полосу допуска стандарта ASTM E 8 (40% от настроенной скорости).
- Зеленая пунктирная линия обозначает более узкую полосу допуска в 5%, являющуюся стандартом для испытательных систем фирмы ZwickRoelln, чтобы обеспечить безопасность даже в случае непредвиденных событий. Хорошее регулирование скорости деформации отмечено малыми входными колебаниями (2) и стабильным регулированием скорости (3). Предпосылкой этого является адаптивный регулятор.
Выбор экстензометра
Измерение деформации является одной из важнейших величин при испытании на растяжение по ASTM E8 / ASTM E8M. Стандарт допускает различные методы определения деформации – от ручного измерения деформации разрушения после испытания до контактных экстензометров (Clip-on или makroXtens) и оптических экстензометров (в идеале с решением без измерительных меток (например, videoXtens)), которые регистрируют деформацию бесконтактно на протяжении всего испытания.
- Ручное определение деформации разрушения после испытания связано со сравнительно высоким влиянием человеческого фактора. Даже небольшие отклонения при объединении фрагментов или считывании расчетной длины могут повлиять на результат.
- Контактные экстензометры обеспечивают точные значения деформации в течение испытания, но их щупы должны быть правильно расположены на образце оператором, что может потребовать дополнительных трудозатрат (особенно это касается чувствительных или малых образцов).
Предпочтительным решением фирмы ZwickRoell являются оптические экстензометры. Они регистрируют деформацию бесконтактно и независимо от оператора непосредственно на образце.
- Благодаря этому расчетная длина и позиция измерения всегда четко определены и воспроизводимы.
- В то же время оптические экстензометры поддерживают предпочтительное в стандарте ASTM E8 регулирование по скорости деформации по методу B, поскольку деформация регистрируется непрерывно и с высокой точностью.
- Другим преимуществом является то, что распределение деформации можно регистрировать по всему образцу. Это делает возможным дополнительный анализ даже после завершения испытания. Кроме того, во многих случаях можно обойтись без ручного определения деформации разрушения, что устраняет еще один потенциальный источник ошибок. Это снижает влияние человеческого фактора, повышает сопоставимость результатов и упрощает повседневные процессы в лаборатории.
Видео: проведение испытания по ASTM E8 на оборудовании фирмы ZwickRoell
Демонстрация испытания металлических материалов на растяжение по стандартам ASTM E8 и ISO 6892-1:
- “метод B, регулирование по скорости деформации в замкнутом контуре (соответствует ISO 6892-1 метод A1) на универсальной испытательной машине AllroundLine фирмы ZwickRoell с бесконтактным экстензометром makroXtens и бесконтактным экстензометром videoXtens, включая измерение образцов и анализ результатов испытаний в ПО testXpert
- "метод C, скорость траверсы, открытый контур" (соответствует ISO 6892-1 метод A2) на универсальной испытательной машине Proline с экстензометром Clip-on
Возможности автоматизации по ASTM E8
Современные испытательные машины сегодня достигают очень высокого уровня точности. Поэтому во многих лабораториях самой большой причиной разброса результатов является уже не сама испытательная машина, а ручное воздействие в процессе испытания. Даже небольшие отклонения в идентификации образца, определении поперечного сечения, выравнивании образца или зажиме могут негативно влиять на сопоставимость результатов.
Особенно при больших объемах образцов или когда данные испытаний используются в схемах контроля качества, мониторинга процессов или анализа на базе ИИ, решающее значение имеют стандартизированные и воспроизводимые процессы. Автоматизированные испытательные системы уменьшают эти воздействия и обеспечивают максимальную воспроизводимость всех этапов испытаний.
Думаете об автоматизированных испытаниях металлов?
Для этого фирма ZwickRoell предлагает широкий спектр решений для автоматизации – от дополнительных и микрообразцов по ASTM E8 до стандартных образцов из листового металла и автоматизированных систем для испытаний толстолистовой стали с усилием до 5 МН. Помимо большей воспроизводимости результатов, автоматизация также повышает безопасность труда (особенно при работе с тяжелыми образцами) и снижает нагрузку на персонал лаборатории.
Узнать больше о возможностях автоматизации испытаний металлов Запросить консультацию
ASTM E8, с программным обеспечением testXpert проводить испытания эффективно и безопасно
ПО testXpert увеличивает эффективность испытаний по ASTM E8. testXpert выдает надежные результаты испытаний как основу для надежных решений.
- Какой бы метод Вы ни выбрали, в программе испытаний уже содержатся все параметры ASTM E8, соответствие стандарту 100%. В подготовленном макете экрана Вы увидите фактически достигнутую скорость деформации в пределах регламентированного стандартом допуска.
- Предварительные испытания и ручные расчеты скорости деформации по ASTM E8 больше не нужны. testXpert автоматически настраивает все параметры регулирования. Целевые позиции и значения деформации будут достигнуты с высокой точностью. Изменения свойств образца компенсируются в режиме online.
- ПО testXpert обеспечивает сходимость результатов испытаний благодаря идентичным условиям испытаний в предварительно регламентированной конфигурации машины.
- Для обеспечения сопоставимости результатов испытаний влияние человеческого фактора сводится к минимуму (например, с помощью функции управление пользователями).
К программному обеспечению testXpert
Типичные области применения стандарта ASTM E8 / ASTM E8M
ASTM E8/E8M является одним из самых важных стандартов для определения характеристик металлических материалов во всем мире, он предназначен для производителей, переработчиков, пользователей и испытательных лабораторий, которым требуется стандартизированное испытание металлов на растяжение при комнатной температуре для квалификации материалов, контроля качества, сертификации и технического проектирования:
- квалификация материалов для новых металлических сплавов
- контроль качества на производстве металлов
- проверка поступления полуфабрикатов
- квалификационные испытания в аэрокосмической отрасли
- исследования и разработки материалов
- подтверждение механических свойств для клиентов и органов по сертификации
- сравнительные исследования между партиями или производственными процессами
- процессуальный контроль в серийном производстве
Часто задаваемые вопросы по стандарту ASTM E8
При ближайшем рассмотрении этот ASTM содержит два стандарта, поэтому ASTM E8 следует отличать от ASTM E8M. В то время как ASTM E8 оперирует единицами измерения „дюйм“ и „фунт“, в ASTM E8M используются единицы СИ. В результате характеристики, полученные согласно одной системе единиц, не совсем совпадают с характеристиками, полученными при использовании другой системы единиц. Однако на практике это обычно не проблема, т.к. при определении и сравнении характеристик переключение между единицами измерения не проводится.
В этой связи, однако, важно помнить, что начальная расчетная длина у круглых образцов для определения деформации в ASTM E8 относится к 4D, т.е. в 4 раза превышает диаметр круглого образца, а в ASTM E8M - к 5D, т.е. в 5 раз больше диаметра круглого образца. Путаница или несоблюдение этого правила приводит к невозможности сравнения характеристик.
- Различные методы испытаний и определения:Хотя в обоих стандартах содержится описание испытания одного и того же материала, характеристики (например, деформация или предел текучести) определяются и анализируются по-разному, поэтому прямая сопоставимость ограничена.
- Различные скорости испытания: Стандарт ISO 6892-1 регламентирует точные скорости испытания в зависимости от материала, в то время как ASTM E8 позволяет более высокие допуски - это может заметно повлиять на результаты.
- Различные методы регулирования и обозначения: классификация методов регулирования в ISO и ASTM различается (например, регулирование по скорости деформации в замкнутом контуре в стандарте ASTM E8 называется методом B, а в ISO 6892-1 - методом A1), что часто приводит к путанице.
- Различия в методологии отбора образцов и измерений:несмотря на частично согласованную геометрию образцов, детали различаются по размерам, погрешности измерений и измерению поперечного сечения.
- Разное определение значений деформации: определение равномерной деформации и деформации разрушения осуществляется по разным методам, что приводит к различным результатам (особенно это касается вязких материалов).
- Различные определения результатов: Такие понятия, как прочность при растяжении (Rm vs. TS) или значения деформации методологически не идентичны, даже если они звучат одинаково.
Краткое резюме: Стандарты ISO 6892-1 и ASTM E8 в значительной степени согласованы, но не идентичны - даже небольшие различия в методологии и анализе могут привести к значительным различиям в результатах испытаний.
Для получения дополнительных сведений ознакомьтесь с информацией в нашем блоге «ASTM E8 против ISO 6892-1» или с записью вебинара.
Если кратко:
- Elongation at break = Деформация при разрушении
Это деформация именно в тот момент, когда образец разрушается. То есть она регистрируется в процессе текущего испытания, обычно экстензометром или оптической измерительной системой. - Elongation after break = Деформация после разрушения
Это деформация, которую определяют после разрушения путем повторного складывания фрагментов образца и измерения удлинения расчетной длины вручную или оптически.
Почему это различие важно?
Различие в нормативном контексте ASTM E8 / E8M важно, поскольку деформация после разрушения может в большей степени зависеть от влияния оператора и правильного ручного повторного измерения, в то время как деформация при разрушении в большей степени зависит от используемой системы измерения во время испытания. Таким образом, значения не являются автоматически идентичными, особенно в случае локального сужения, положения разрушения, ручного восстановления или различных методов измерения.
Формы образцов могут быть самыми разными. Стандарт ASTM E8 / E8M определяет стандартные плоские образцы для листового металла и тонколистовой стали, для труб большого диаметра, специальных захватов, а также стандартных круглых образцов и специфицирует соответствующие значения начальной расчетной длины, к которым относятся все значения деформации. За некоторыми исключениями, регламентированы все размеры, необходимые для изготовления образцов, или указаны минимальные размеры (см. главу 6 Test Specimens стандарта ASTM E8/E8M-25).
Для подготовки образцов предусмотрены важные указания, чтобы гарантировать отсутствие воздействий на материал в процессе извлечения образца из изделия и последующей его обработки, которые бы негативно влияли на результаты испытаний на растяжение. Все зоны, получившие наклеп в процессе изготовления образца посредством резки или вырубки, должны быть соответствующим образом обработаны, если они влияют на свойства. Изделия с неизменным поперечным сечением (профили, прутки, проволока и т.д.), а также литые образцы (например, чугун, цветные сплавы) можно испытывать без механической обработки.
Стандартные плоские образцы по ASTM E8/E8M
| Образцы / материал | толщина листа | Тип измерения | ASTM E8 | |
|---|---|---|---|---|
| Плоский образец “Sheet Type”* листы, пластины, плоская проволока, ленты, прямоугольники и профили | 0,13 мм - 19 мм [0,005 дюйма - 0,750 дюйма] | Расчетная длина G (Gauge length) | 50 мм [2.0 дюйма] |  |
| Ширина W (Width) | 12.5 мм [0.5 дюйма] | |||
| Образец из толстолистовой стали “Plate Type” листы, профили и плоский материал | мин. 5 мм [0.188 дюйма] | Расчетная длина G (Gauge length) | 200 мм [8.0 дюйма] | |
| Ширина W (Width) | 40 мм [1.5 дюйма] | |||
| Малый образец “Subsize Specimen” | макс. 6 мм [0.250 дюйма] | Расчетная длина G (Gauge length) | 25 мм [1.0 дюйм] | |
| Ширина W (Width) | 6.0 мм [0.25 дюйма] |
* для материалов толщиной до 0.15 мм [0.0059 дюйма] следует применять стандарт ASTM E345 anzuwenden
* можно использовать образцы для испытания на растяжение с нагрузкой на болт (Pin-Loaded).Для предотвращения перегибов при испытаниях тонких и высокопрочных материалов может потребоваться использование ребер жесткости на концах зажимных губок. (см. Fig.8, глава 6.3 Sheet Type Specimen ASTM E8/E8M-25)
Стандартные круглые образцы по ASTM E8 иd E8M
| образец | Тип измерения | ASTM E8 (4x диаметр) | ASTM E8M (5x диаметр) | |
|---|---|---|---|---|
| Стандартный образец “Specimen 1” | Расчетная длина G (Gauge length) | 50.0 мм [2.000 дюйма] | 62,5 мм [2.500 дюйма] |  |
| Диаметр D (Diameter) | 12.5 мм [0.500 дюйма] | |||
| Радиус перехода R , мин. (fillet radius) | 10.0 мм [0.375 дюйма] | |||
| Рабочая длина A (reduced section length) | 56.0 мм [2.25 дюйма] | 75.0 мм [3.0 дюйма] | ||
| Образец небольшого размера, пропорциональный стандартному образцу | ||||
| “Specimen 2” | Расчетная длина G (Gauge length) | 36.0 мм [1.400] | 45.0 мм [1.750 дюйма] | |
| Радиус перехода R , мин. (fillet radius) | 8.0 мм [0.25 дюйма] | |||
| Диаметр D (Diameter) | 9.0 мм [0.350 дюйма] | |||
| Рабочая длина A (reduced section length) | 45.0 мм [1.75 дюйма] | 54,0 мм [2.0 дюйма] | ||
| "Specimen 3” | Расчетная длина G | 24.0 мм [1.000 дюйма] | 30.0 мм [1.250 дюйма] | |
| Диаметр D (Diameter) | 6.0 мм [0.250 дюйма] | |||
| Радиус перехода R , мин. (fillet radius) | 6.0 мм [0.188 дюйма] | |||
| Рабочая длина A (reduced section length) | 30.0 мм [1.25 дюйма] | 36.0 мм [1.4 дюйма] | ||
| "Specimen 4” | Расчетная длина G | 16.0 мм [0.640 дюйма] | 20.0 мм [0.800 дюйма] | |
| Диаметр D (Diameter) | 4.0 мм [0.160 дюйма] | |||
| Радиус перехода R , мин. (fillet radius) | 4.0 мм [0.156 дюйма] | |||
| Рабочая длина A (reduced section length) | 20.0 мм [0.75 дюйма] | 24,0 мм [1.0 дюйм] | ||
| “Specimen 5” | Расчетная длина G | 10.0 мм [0.450 дюйма] | 12.5 мм [0.565 дюйма] | |
| Диаметр D (Diameter) | 2.5 мм [0.113 дюйма] | |||
| Радиус перехода R , мин. (fillet radius) | 2.0 мм [0.094 дюйма] | |||
| Рабочая длина A (reduced section length) | 16.0 мм [0.625 дюйма] | 20.0 мм [0.75 дюйма] | ||
Особое значение придается скорости испытания. Стандарты ASTM E8 и ASTM E8M допускают пять различных типов определения скорости испытания. Их называют следующим образом:
- Скорость деформации на образце
- Скорость напряжения или рост напряжения на образце
- Скорость траверсы
- Затраченное время вплоть до конца фазы испытания или всего испытания
- Скорость свободного хода траверсы, т.е. заданная скорость без нагружения траверсы
Для определения т.н. „Yield Properties“ (это предел текучести, удлинение пределов текучести и условные пределы текучести: в общем все характеристики, связанные с изменением поведения материала от упругого к пластичному) важно регламентировать подходящее регулирование скорости испытания. Т.к. у металлических материалов эти характеристики могут явно зависеть от фактической скорости испытания, то скорости испытания следует поддерживать в пределах заданных допусков. Стандарты ASTM E8 и ASTM E8M учитывают это с помощью трех различных методов регулирования. Они обозначены как метод A, B и C.
Метод регулирования В:
Рекомендованный метод | Метод регулирования C:
| Метод регулирования A:
|
|
|
|
Метод C основан на постоянной скорости траверсы.
- При этом скорость траверсы следует настроить и поддерживать постоянной таким образом, чтобы деформация начальной рабочей длины образца составила 0,015 ± 0,003 дюйм/дюйм/мин или мм/мм/мин.
- Этот метод С рекомендуется в тех случаях, если материал не постоянно деформируется.
- Метод C предназначен для машин без цифрового управления или высококачественных приводных систем, он больше не считается современным.
Метод A основан на росте напряжения растяжения во время нагружения.
Решающим является то, что при этом речь идет не об испытании с регулированием по усилию. Вместо этого испытательную машину следует эксплуатировать с постоянной скоростью перемещения траверсы или привода, что создает в образце определенную скорость напряжения (например, 11 МПа/с). Поскольку формулировки в стандарте иногда неоднозначны, это требование порой неверно истолковывается. В частности, ошибочно предполагается, что необходимо регулирование по усилию. Однако применение такого регулирования может привести к значительному искажению и непригодности результатов испытаний.
- В линейной упругой части испытания на растяжение (т.е. в самом начале испытания) необходимо достичь роста напряжения в диапазоне 1,15 и 11,5 МПа/сек (это соответствует 10000 и 100000 psi/мин).
- Однако в ASTM E8 / ASTM E8M есть четкое указание на то, что данные значения и методика не предполагают постоянной поддержки роста напряжения вплоть до пластичного поведения образца или применения регулирования роста усилия в закрытом контуре регулирования за пределами линейной упругой зоны.
- На практике метод А используется для стандартных металлов с относительно стабильным упругим поведением (например, конструкционной стали, термообрабатываемой стали или многих цветных металлов, когда отсутствует установка для испытаний с регулированием по деформации). Однако для правильной настройки необходимы опыт и хорошее понимание жесткости системы.
Метод B основан на регулировании по скорости деформации (регулирование по скорости деформации) во время нагружения.
- Испытательная машина удерживает скорость деформации в замкнутом контуре регулирования „closed loop“ постоянной, для этого экстензометр непрерывно выдает значения деформации, которые привлекаются для расчета точной скорости деформации.
- Скорость деформации регламентирована в стандарте значением 0,015 ± 0,006 дюйм/дюйм/мин или мм/мм/мин, это соответствует допуску в 40% для настройки скорости деформации.
- Этот метод считается предпочтительным практически для всех металлических материалов, особенно для высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, титановых сплавов, сплавов на основе никеля, а также материалов, чувствительных к скорости деформации.
Регулирование по скорости деформации увеличивает надежность результатов и обеспечивает сопоставимость результатов испытаний. Потому что характеристики металлических материалов сильно зависят от скорости деформации. Чем выше скорость деформации, тем выше, как правило, значения прочности. Сплавы и другие характеристики продукта также влияют на зависимость от скорости деформации.
Специальные преимущества предлагает регулирование по скорости деформации в замкнутом контуре регулирования „closed loop“, для которого используется адаптивный регулятор, чтобы автоматически удерживать корректную скорость деформации:
- Экономия времени: система автоматически настраивает корректную скорость деформации без какого-либо участия оператора.
- Простота и надежность: ошибки при настройке исключены.
- Точность: адаптивный регулятор предотвращает разброс скорости деформации, удерживает ее постоянной и четко в пределах допуска, даже при непредвиденных событиях.
Этот метод предполагает наличие согласованной в плане технического регулирования испытательной системы, но в то же время значительно упрощает проведение испытания.
