Переход к содержанию страницы

DIN EN ISO 6892-1, ASTM E 8 - испытание металла на растяжение при комнатной температуре

Стандарт DIN EN ISO 6892-1 для испытаний металлических материалов на растяжение был опубликован в феврале 2017 г. Он стандартизирует испытание на растяжение при комнатной температуре и регламентирует механические характеристики.

Имя Тип Размер Загрузить
  • Отраслевая брошюра: Металлы PDF 8 MB

Описание задачи / методики испытания

Испытание на растяжение является наиболее важным и наиболее частым механико-технологическим испытанием во всем мире, которое определяет параметры прочности и деформации металлов, имеющие решающее значение для проектирования и изготовления компонентов, предметов повседневного обихода, машин, автомобилей и конструкций. 

Задача испытания состоит в том, чтобы надежно и воспроизводимо определять характеристики и достигать международной сравнимости. 

Одноосное испытание на растяжение представляет собой методику определения значений предела текучести или условного предела текучестипрочности при растяжении и деформации разрушения. Кроме того, определяют нижний предел текучести, деформацию при пределе текучести и деформацию при наивысшем усилии. 

Испытание металлов на растяжение по ISO 6892 и ASTM E 8 - различие по температурному диапазону

При испытании металла на растяжение в стандарте определены четыре температурных диапазона, в которых проводят испытания на растяжение: комнатная температура, повышенная температура, низкая температура и температура жидкого гелия. Различные температурные диапазоны и среда жидкого гелия предъявляют совершенно разные требования к испытательным системам и методике испытания, включая подготовку образцов. Поэтому международный стандарт ISO делится на четыре различные части, в зависимости от вышеуказанных температурных диапазонов:

  • ISO 6892-1 метод испытания при комнатной температуре
  • ISO 6892-2 метод испытания при повышенной температуре
  • ISO 6892-3 метод испытания при низких температурах
  • ISO 6892-4 метод испытания в среде жидкого гелия

Наряду с этими международными стандартами ISO такое же международное применение находят и национальные стандарты: американский ASTM, европейский EN, японский JIS и китайский GB/T. Для специальных областей применения (например, авиация) могут использоваться другие специфические стандарты.

DIN EN ISO 6892-1, ASTM E 8 - испытание металла на растяжение при комнатной температуре

В основу испытания на растяжение металла или металлических материалов положены, главным образом, стандарты DIN EN ISO 6892-1 и ASTM E 8. Оба стандарта регламентируют формы образцов и их испытание. Целью стандартов является описать и регламентировать метод испытания таким образом, чтобы даже при использовании разных испытательных систем определяемые характеристики оставались сравнимыми и корректными. Это также означает, что нормативные требования учитывают важные влияющие факторы и формулируют требования в целом, так что существует достаточный простор для технических реализаций и инноваций.

Важные характеристики при испытании металлов на растяжение:

  • предел текучести; точнее, верхний и нижний предел текучести (ReH и ReL)
  • условный предел текучести; определяется по всем правилам при 0,2 % пластичной деформации как «эквивалентный предел текучести» (Rp0.2)
  • деформация предела текучести; точнее, деформация предела текучести по экстензометру, т.к. ее определяют только с помощью экстензометра (Ae)
  • прочность при растяжении (Rm)
  • равномерная деформация (Ag)
  • деформация разрушения (A), причем нормативные определения относительно расчетной длины имеют решающее значение

Прочность при растяжении при различном упрочнении материала

Для металлических материалов с ярко выраженным пределом текучестиhttps://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenze наивысшее усилие растяжения регламентируется как наивысшее достигнутое усилие после верхнего предела текучестиhttps://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenze. Наивысшее усилие растяжения после превышения предела текучести при материалах со слабым упрочнением может находиться ниже предела текучести, т.е. прочность при растяжении в этом случае меньше значения верхнего предела текучести.

На изображении в диаграмме напряжения/деформации представлена кривая с высоким упрочнением (1) и очень низким упрочнением (2) после предела текучести.

Для пластмасс с точкой текучести и последующим спадом напряжения прочность при растяжении, напротив, соответствует напряжению в точке текучести.

Предел текучести (ReH и ReL), условный предел текучести (Rp и Rt) и прочность при растяжении (Rm)

Для определения предела текучести и прочности при растяжении требуется только прецизионное силоизмерение, в то время как для получения других характеристик необходимо (автоматическое) измерение деформации с помощью экстензометра во время испытания или ручное измерение деформации после извлечения образца / остатков образца.

Требования к силоизмерению и измерению продольной деформации

Важнейшие и однозначно описываемые требования касаются также силоизмерения и измерения продольной деформации образца при воздействии усилия.

  • Для силоизмерения серия стандартов ISO 6892 ссылается на описание испытания и калибровки силоизмерительного устройства машин для испытаний на растяжение и сжатие по ISO 7500-1 и требует, как минимум, класса 1.
  • Для измерения продольной деформации серия ISO 6892 ссылается на описание калибровки устройств измерения продольной деформации для испытаний с одноосным нагружением по ISO 9513 и требует для определения условных пределов текучести минимум класса 1; для измерения других характеристик (с деформацией более 5%) можно использовать класс 2.

В стандартах для силоизмерения и измерения продольной деформации приводится описание процессов калибровки, однако, прежде всего, результаты и определения классификаций. Последнее имеет решающее значение для применения на практике. Посредством классовой принадлежности для откалиброванной измерительной системы можно выводить максимально разрешенные погрешности и разрешения, которые следует привлекать для определения неопределенности измерения измерительной системы.

  • Стандарт ASTM E 8 в плане силоизмерения ссылается на стандарт ASTM E 74,
  • в плане измерения продольной деформации - на ASTM E 83.
  • Стандарты, применяемые на международном уровне, иногда различаются по своей структуре содержания, но их определения и требования согласованы таким образом, что важные характеристики испытаний на растяжение существенно друг от друга не отличаются.

Исключением, которое необходимо учитывать, является оценка / классификация датчиков продольной деформации или экстензометров. В то время как стандарт ISO 9513 при погрешности ссылается на достигаемое заданное значение, ASTM E 83 также дополнительно рассматривает отношение к начальной расчетной длине. Экстензометр, предусмотренный для малых значений начальной расчетной длины, должен соответствовать более высоким измерительно-техническим требованиям, чем экстензометр для увеличенных значений начальной расчетной длины. 

Харакеристики, необходимые для использования экстензометра минимум класса 1 по ISO 9513 при испытании металла на растяжение: 

  • начальный наклон кривой напряжения/деформации mE
  • условные пределы текучести Rp и Rt

Харакеристики, необходимые для использования экстензометра минимум класса 2 по ISO 9513 при испытании металла на растяжение: 

  • деформация предела текучести Ae
  • равномерная деформация Ag и Agt, а также
  • зона плато e вокруг прочности при растяжении Rm или максимального усилия растяжения Fm
  • деформация разрушения A и At

Влияние скорости испытания на пределы текучести (ReH и ReL) и условные пределы текучести (Rp и Rt)

Для корректного определения пределов текучести (ReH и ReL) и условных пределов текучести (Rp и Rt) решающее значение помимо точного измерения усилия и деформации имеет также скорость испытания:

  • металлические материалы меняют свои характеристики, если изменяется скорость деформации в процессе испытания.
  • Как правило, при более высокой скорости деформации получают более высокие значения прочности.
  • В зависимости от сплава и качества изготовления металлического материала зависимость от скорости деформации может быть очень значительной, т.е. вне границ спецификации для соответствующего качества.
  • Следствием этого факта стало то, что международные институты стандартизации ввели дополнительную методику для настройки корректной скорости испытания, при которой во всех фазах испытания требуется соблюдение специфической скорости деформации в более узком диапазоне допуска.

С 2009 г. ISO и ASTM включили это так называемое регулирование по скорости деформации в свой стандарт для испытаний металлов на растяжение, чтобы улучшить надежность результатов при определении пределов текучести и условных пределов текучести.

В обоих стандартах, а также и других национальных стандартах (например, JIS Z 2241 и GB/T 228) предлагается два типа реализации этого регулирования по скорости деформации:

  • во-первых, автоматическое регулирование с использованием сигнала экстензометра (закрытый контур регулирования, "closed loop") и,
  • во-вторых, ручная настройка посредством ввода скорости траверсы, при которой затем будет достигаться корректная скорость деформации в процессе определения характеристики (открытый контур регулирования, "open loop").

Первый метод используется современные технические возможности регуляторов привода, чтобы автоматически удерживать скорость траверсы в заданном стандартом диапазоне допуска для скорости деформации. Этот метод предполагает наличие согласованной в плане технического регулирования испытательной системы, но в то же время значительно упрощает проведение испытания и предотвращает ошибки в настройке скорости траверсы. Поэтому имеет смысл рекомендовать данный метод регулирования.

Диапазоны скорости испытания по ISO 6892-1 и EN 10002-1:2001 в различных фазах испытания

Деформация разрушения A или At

Деформация разрушения A или At представляет собой размер пластичности, т.е. текучести или деформируемости материала.

Деформацию разрушения At можно определять только с помощью датчиков продольной деформации (экстензометров), установленных на образец вплоть до его разрушения и измеряющих его деформацию. 

Как правило, деформацию разрушения A раньше всегда измеряли вручную, сегодня же это также можно делать с помощью датчиков продольной деформации. Корректное определение точки, в которой образец разрушается (точка разрушения), имеет решающее значение при автоматическом измерении.

Современные алгоритмы, автоматически анализирующие кривую напряжения/деформации, обеспечивают надежное фиксирование точки разрушения и точное определение деформации разрушения. Положение разрушения вдоль образца (точнее, рабочей длины образца) также важно для надежного и точного определения деформации разрушения. Если место разрушения находится вне расчетной длины контактных датчиков продольной деформации, то пластичную деформацию во время сужения и разрушения образца нельзя определить корректно. Современные алгоритмы анализа оценивают положение места разрушения относительно точек измерения датчика продольной деформации и отмечают ненадежную характеристику деформации разрушения.

Положение места разрушения можно определять с помощью оптических бесконтактных датчиков продольной деформации, регистрирующих всю рабочую длину образца. Если положение места разрушения находится вне изначальной расчетной длины, то еще можно нормативно определять деформацию разрушения согласно ISO 6892-1:2017, приложение I, если во время испытания было рассмотрено и измерено соответствующее количество измерительных меток. Датчики laserXtens Array и videoXtens Array могут решать эту задачу в качестве опции. Благодаря этому, можно автоматически надежно и точно определять деформацию разрушения у 100% образцов.

Стандарт JIS Z 2241 предусматривает проведение классификации положения места разрушения. Как правило, это осуществляется вручную посредством визуальной проверки или отдельного бесконтактного измерения. Оба метода являются персональными и затратными по времени. С помощью современных оптических бесконтактных датчиков продольной и поперечной деформации эту задачу во время испытания на растяжение можно решать автоматически: указание класса (в зависимости от положения места разрушения A, B или C) в этом случае является частью полученных, заносимых в протокол результатов.

Видео: испытание металла на растяжение по ISO 6892-1 / ASTM E 8

Испытание металла на растяжение по ISO 6892-1, метод A1 и A2

testXpert III: испытание металла на растяжение по ISO 6892-1

Различные методики стандартов ISO 6892 и ASTM E8 предлагаются на выбор в стандартной программе испытаний, обо всем остальном позаботится testXpert III. Все важные настройки уже предварительно проведены в testXpert III. Убедитесь сами!

Испытание металлов на растяжение по ISO 6892 и ASTM E8

Испытание металлов на растяжение по ISO 6892 и ASTM E8 было актуализировано для включения регулирования по деформации в замкнутом цикле (closed-loop). testXpert III предлагает подготовленные стандартные программы испытаний также для этой методики.

Программная валидация TENSTAND

Стопроцентно надежные результаты испытаний с валидацией по ISO 6892-1 / TENSTAND 

Результаты испытаний, определяемые в программном обеспечении согласно ISO 6892-1, можно проверять и валидировать с международным согласованным блоком данных и международными согласованными результатами испытаний. В европейском проекте с обозначением "TENSTAND" были сгенерированы и квалифицированы исходные данные из испытаний металлов на растяжение. Из этих данных были определены и также квалифицированы результаты испытаний и коридоры результатов. С помощью этих блоков данных и результатов "TENSTAND" можно быстро и надежно проверить испытательное программное обеспечение путем сравнения результатов. "National Physical Laboratory" (NPL) в Лондоне держит эти блоки данных и результатов наготове.

  • Национальная физическая лаборатория (NPL) - это британский эквивалент немецкого Федерального физико-технического института (PTB). Она регламентирует национальные стандарты, действующие в области физики / техники. 
  • Ее задачей является определение фундаментальных и физических постоянных, отображение, хранение и передача стандартных единиц международной системы единиц измерения (SI), а также предоставление таких услуг, как калибровка UKAS (United Kingdom Accreditation Service) для регулируемых законом областей.

Надежно воспроизводимые результаты испытаний, благодаря TENSTAND и testXpert III

Проверьте результаты Ваших испытаний с помощью программной валидации TENSTAND.

  • Загрузить блоки исходных данных ASCII "TENSTAND" из NPL в testXpert III
  • Определить результаты испытаний из этих блоков исходных данных с помощью testXpert III
  • Сравнить собственные результаты с результатами "TENSTAND"

Существенные изменения в стандарте DIN EN ISO 6892-1:2017

Для любого Вашего пожелания мы ищем и находим оптимальное решение.

Свяжитесь с нашими отраслевыми экспертами напрямую.

Мы с удовольствием Вас проконсультируем!

 

Связаться сейчас

Подходящее оборудование для проведения испытания металла на растяжение по ISO 6892-1, ASTM E 8

Top