ISO/TS 6892-5 Испытание миниатюрных металлических образцов на растяжение
Мини-испытание на растяжение (его также называют миниатюризированное испытание на растяжение или испытание на растяжение с миниатюрными образцами) приобретает всё большее значение в области испытаний материалов. В частности, при определении характеристик материалов высокой и очень высокой прочности, при ограниченной доступности материалов, извлечении образцов из изделий или в области исследований и разработок этот метод предлагает решающие преимущества.
Публикация документа ISO/TS 6892-5:2025 (TS=Technical Specification) впервые привела к созданию международного стандарта, который определяет специфические требования и методы испытаний миниатюрных металлических образцов на растяжение, признавая растущее значение этого варианта испытаний в различных отраслях промышленности. Обновленный в мае 2024 года стандарт ASTM E8/E8M-24 также учитывает эту тенденцию, он специально посвящен испытаниям миниатюрных образцов (в частности, приложение A1).
Области применения Требования Сравнимость результатов со стандартными образцами Типы и размеры образцов
Узнайте больше о палитре испытаний миниатюрных образцов на растяжение:
Испытательные машины Захваты Экстензометры и DIC Высокая температура Автоматизация Запросить консультацию Проекты заказчиков
Что называют мини-испытанием на растяжение и где его применяют?
Мини-испытание на растяжение - это испытание на растяжение, проводимое на образцах со значительно сокращенными размерами. Обычно речь идет о плоских или круглых образцах с уменьшенными поперечными сечениями и укороченными расчетными длинами. Этот метод позволяет определять такие механические характеристики, как прочность при растяжении, предел текучести и деформация разрушения при минимальном использовании материала.
В то время как стандартные плоские образцы по стандартам ASTM E8 и ISO 6892-1 обладают расчетной длиной (L0) от 50,0 мм до 200,0 мм, допустимая расчетная длина миниатюрных плоских образцов по ISO 6892-5 составляет менее 20 мм, у круглых - менее 15 мм.
Подробнее о геометрии миниатюрных образцов по ISO и ASTM
Принципиально мини-испытания на растяжение можно проводить на всех металлических материалах, но они особенно применимы в следующих областях:
- Исследования и разработки: при разработке новых материалов часто доступно лишь небольшое их количество.
- Аддитивное производство: изготовление образцов для традиционных испытаний на растяжение может потребовать больших затрат времени и ресурсов.
- Высокопрочные материалы: Испытание малых образцов снижает необходимое для этого усилие и обеспечивает более точные измерения.
- Mega Casting и другие компоненты в автомобильной промышленности: Сложные формы деталей шасси или кузова для литья под давлением позволяют извлекать образцы только с очень небольшими геометрическими размерами.
Особые требования к мини-испытанию на растяжение по ISO 6892-5 или ASTM E8 Annex1
Несмотря на уменьшенные размеры, миниатюризированные испытания должны обеспечивать надежное и воспроизводимое определение таких механических характеристик, как прочность при растяжении, предел текучести и деформация разрушения. При этом необходимо особенно учитывать следующие пункты:
- Геометрия образцов должна соответствовать требованиям стандарта, чтобы обеспечивать хорошую сопоставимость.
- Из-за небольших размеров точное выравнивание образца в испытательной конструкции имеет важное значение.
- Скорость испытания и измерение деформации должны обладать высокой точностью. Необходимо использовать подходящие датчики со щупами или оптические измерительные системы.
- Результаты нельзя напрямую сравнивать со стандартными образцами, если предварительно не установлена надежная корреляция.
Насколько сопоставимы результаты испытаний миниатюрных и стандартных образцов?
Стандарт ISO/TS 6892-5:2025 на странице 6, раздел 4 „Principle“, отчетливо указывает на то, что результаты испытаний миниатюрных образцов нельзя напрямую сравнивать с результатами по стандарту ISO 6892-1.
Это означает следующее: несмотря на то, что методы испытаний похожи, различия в геометрии образца и масштабе (размерные эффекты) приводят к систематическим отклонениям – особенно при определении результата деформация разрушения (A, At). Влияние размера зерна и выделения тепла при пластичной деформации также имеет значение.
Прочность при растяжении (Rm) и предел текучести (Re), напротив, при подходящих геометрии и проведении испытания во многих случаях очень хорошо сопоставимы.
Для получения достоверных показаний мы проводим сравнительные испытания в лаборатории фирмы ZwickRoell и, кроме того, помогаем Вам выбрать и настроить систему для испытаний Ваших миниатюрных образцов на растяжение.
Карин Ханак - руководитель отдела прикладных разработок и испытательных лабораторий на фирме ZwickRoell
Мы с удовольствием Вас проконсультируем!
Связаться Узнать больше об испытательной технике фирмы ZwickRoell
Решения фирмы ZwickRoell для мини-испытаний на растяжение по ISO/TS 6892-5
Стандарт ISO/TS 6892-5:2025 и испытания миниатюрных образцов в целом предъявляют самые высокие требования к испытательной конструкции, захватам, силоизмерению, выравниванию образца (соосность) и измерению деформации. Именно в этом и заключается сила фирмы ZwickRoell. Для испытаний миниатюрных образцов не существует единого решения, отвечающего всем индивидуальным требованиям. Благодаря нашим экспертам в области прикладных технологий мы гарантируем, что сконфигурируем для Вас подходящую испытательную систему из наших различных решений для получения сопоставимых и надежных результатов испытаний.
Для получения индивидуальной консультации свяжитесь с нами прямо сейчас! Форма обратной связи
В качестве примера можно привести следующие решения:
Испытательные машины Захваты и соосность Экстензометры Высокотемпературные испытания Автоматизированные решения
Универсально используемые испытательные машины с большим диапазоном усилия
В то время как классические испытания металлических образцов требуют больших усилий, максимальное усилие испытания для миниатюрных образцов часто находится в небольшом диапазоне. Как правило, здесь достаточно нашей универсальной испытательной машины zwickiLine до 5 кН. Универсальные испытательные машины – например, проверенные AllroundLine с усилием испытания до 250 кН – настолько точно откалиброваны в нижнем диапазоне усилий, что даже небольшие усилия <5 кН регистрируются с высочайшей скоростью. Это позволяет испытывать миниатюрные образцы в существующих испытательных системах - в полном соответствии со стандартами ISO 7500-1 и ASTM E4 (класс 1 или выше).
Гибкие решения в плане удержания образца - индивидуальные и способные к адаптации
Согласно стандарту ISO/TS 6892-5 наименьший образец обладает расчетной длиной всего в 5 мм. Из своей широкой стандартной палитры захватов фирма ZwickRoell предлагает идеальное решение для Ваших индивидуальных миниатюрных образцов: с механическим, пневматическим или гидравлическим зажимом – адаптированные к материалу, размеру образцов, длине заплечиков ил остаточной зажимной длине. Наши эксперты предложат подробную консультацию и разработают вместе с Вами подходящее решение.
Превосходное выравнивание - решающий фактор успеха
Точное осевое выравнивание образца (соосность) имеет важное значение для достоверности испытания. В дополнение к прибору для проверки соосности и точно регулируемым ограничителям образца, наши специалисты при необходимости могут проверить выравнивание образца - это ключевая часть наших прикладных консультаций.
Экстензометры для наивысшего качества в малом масштабе
Точное измерение деформации имеет решающее значение, особенно при малой расчетной длине и малых деформациях. Здесь специалисты фирмы ZwickRoell делают ставку на бесконтактные оптические системы (например, videoXtens 1-32 HP/TZ), предназначенные, в частности, для испытаний в высокотемпературном диапазоне (например, по ISO 6892-2), но которые также лучшим образом подходят для испытаний миниатюрных образцов при комнатной температуре. Высокое разрешение, компенсация боковых перемещения образца и автоматическое отслеживание диапазона измерения обеспечивают получение надежных результатов: деформация разрушения, пределы текучести и модуль упругости. Кроме того, функция Digital Image Correlation (DIC) позволяет проводить детальный анализ характеристик разрушения по всей длине образца – еще один плюс для исследований и разработок.
В качестве альтернативы измерению деформации видеоэкстензометром для этого также подходит датчик со щупами makroXtens, который мы предлагаем специально для испытаний миниатюрных образцов на растяжение со специальными щупами для расчетной длины L0 от 5 мм.
Испытание микрообразцов на растяжение при высокой температуре
Для прецизионного определения характеристик мини- и микрообразцов при высоких температурах фирма ZwickRoell предлагает обширную палитру оборудования.
- Датчик laserXtens 1‑32 HP/TZ измеряет мини-образцы, начиная с расчетной длины 1,5 мм, с высочайшей точностью – при комнатной и высокой температуре до +2.000 °C, класс точности 0,5 по EN ISO 9513.
- Высокотемпературные печи - прежде всего, небольшой длины и с одной, двумя или тремя зонами нагрева - идеально подходят для испытаний таких мини- и микрообразцов и обеспечивают прецизионную термообработку вдоль образца.
- Выравнивающий модуль и неподвижные линии нагружения гарантируют оптимальные условия испытаний, а также получение надежных и воспроизводимых результатов даже при очень малых образцах и экстремальных температурных условиях.
- В качестве альтернативы лазерному экстензометру идеальной высокотемпературной опцией является бесконтактный датчик videoXtens 1‑32 HP/TZ на базе камерной системы измерения.
Подробнее о наших аксессуарах для высокотемпературных испытаний
Опция: автоматизированное мини-испытание на растяжение
Для получения особенно надежных результатов испытаний мини-испытание на растяжение можно также проводить автоматизированно. В испытательной системе roboTest N фирмы ZwickRoell робот перемещает образцы, а также обеспечивает прецизионный зажим миниатюрного образца в захватах. Робот полностью исключает влияние человеческого фактора (температура рук или влажность рук, а также наклонный или неточный зажим малых образцов в захватах. Кроме того, лазерный прибор для измерения поперечного сечения позволяет точно определить толщину и ширину миниатюрного образца, что еще больше повышает сопоставимость результатов испытаний.
Благодаря использованию автоматизированных испытательных систем не только увеличивается эффективность, но и значительно повышается безопасность оператора: Загрузка образца роботом эффективно защищает персонал лаборатории от получения травм (например, от защемления пальцев при зажиме образца).
Для лучшей отслеживаемости и контроля результатов остатки образцов после испытания можно упаковывать в пакеты. Таким образом, их можно легко и безопасно сопоставить с результатами испытания для последующего анализа.
Миниатюрные образцы - типы и размеры
Стандарт ISO/TS 6892-5 регламентирует четыре различных формы (A - D) для миниатюрных плоских образцов. Для круглых образцов регламентированы 3 различные формы (P - R). Формы D и P соответствуют требованиям стандарта ISO 6892-1 в отношении расчетной длины.
Стандарт ASTM E8/E8M в приложении A1 регламентирует три различных формы для миниатюрных плоских образцов. Кроме того, в главе 6 стандарта ASTM E8/E8M для различных металлических изделий (например, тонколистовая сталь, толстолистовая сталь, трубы большого диаметра) представлены дополнительные круглые образцы “вспомогательные образцы” и “образцы малого размера”.
Миниатюрные плоские образцы
| в мм (дюйм) | Расчетная длина L0 | Ширина в диапазоне измерения b | Длина в рабочей зоне образца Lc | Общая длина L | Ширина в зоне зажима B |
|---|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | |||||
| Форма A | 5 | 1,25 | 7,5 | 23 | 4 |
| Форма B | 10 | 2 | 12 | 32 | 6 |
| Форма C | 10 | 2,5 | 15 | 35 | 6,5 |
| Форма D* | 20,5 | 5 | 28 | 70 | 12 |
| ASTM E8/E8M “приложение A1” | |||||
| Миниатюрный образец 3 (6) | 2+0,1 (0.1+0.01) | 1±0,02 (0.04+0.001) | 2,6±0,1 (0.13±0.01) | 8 (0.3) | 4 (0.2) |
| Миниатюрный образец 2 (5) | 4+0,2 (0.16+0.01) | 1±0,02 (0.04+0.001) | 4,5±0,2 (0.17±0.01) | 15 (0.6) | 3 (0.1) |
| Миниатюрный образец 1 (4) | 8,5+0,5 (0.34+0.02) | 1,5±0,02 (0.06+0.001) | 10±0,2 (0.39±0.01) | 25 (1) | 4 (0.2) |
| ASTM E8 "Доп. образец" | 25 (1,0) | 6 (0,25) | 32 (1.25) | 100 (4) | 10 (0.375) |
Миниатюрные круглые образцы
| в мм (дюйм) | Расчетная длина L0 | Диаметр в зоне измерения b | Длина в рабочей зоне образца Lc | Общая длина L |
|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | ||||
| Форма P* | 15 | 3 | 18 | 32 |
| Форма Q | 12,5 | 2,5 | 15 | 29 |
| Форма R | 10,5 | 2 | 12 | 26 |
| ASTM E8 Образцы малого размера** | ||||
| Образец 3 | 24±0,1 (1±0.005) | 6±0,1 (0,25±0.005) | 30 (1.25) | |
| Образец 4 | 16±0,1 (0,64±0.005) | 4±0,1 (0.16±0.003) | 20 (0,75) | |
| Образец 5 | 10±0,1 (0,45±0.005) | 2,5±0,1 (0.113±0.002) | 16 (0625) | |
| ASTM E8M Образцы малого размера*** | ||||
| Образец 4 | 20±0,1 (0,8±0.005) | 4±0,1 (0.16±0.003) | 24 (1) | |
| Образец 5 | 12,5±0,1 (0 565±0.005) | 2,5±0,1 (0.113±0.002) | 20 (0,75) | |
* соответствуют требованиям стандарта ISO 6892-1 в плане расчетной длины
** пропорционально стандартному образцу (L0 4xдиаметр)
*** пропорционально стандартному образцу (L0 5x диаметр)
Интересные проекты заказчиков с миниатюрными образцами
- 50 - 100 кН
- от -80 до +2.000°C
- CF, LCF
- CCG, CFCG
- FCGR,TMF
- SSRT, HE
- Creep
- Stress Relax
- Tensile
- Compresion
- Flexure
