Opis preskusne naloge/metode
Natezno preskušanje je najpomembnejše in najpogosteje uporabljeno mehansko-tehnološko preskušanje po vsem svetu, ki določa značilne vrednosti trdnosti in napetosti za uporabo kovin, ki so ključnega pomena pri načrtovanju in izdelavi sestavnih delov, blaga, strojev, vozil in zgradb.
Preskusna naloga je zanesljivo in obnovljivo določiti vrednosti lastnosti materiala ter doseči mednarodno primerljivost.
Enoosno natezno preskušanje je metoda, ki se uporablja za določanje značilnih vrednosti za točko popuščanja ali odmik popuščanja, natezno trdnostjo in deformacijo pri porušitvi. Poleg tega se določijo spodnja točka popuščanja, raztezek točke popuščanja in raztezek pri največji sili.
Natezni preskus na kovinah, ISO 6892 in ASTM E8– diferenciacija na podlagi temperaturnega območja
V nateznem preskušanju na kovinah, standard razlikuje med štirimi temperaturnimi območji, v katerih se izvajajo natezno preskušanje: sobna temperatura, povišana temperatura, nizka temperatura in temperatura tekočega helija. Različni temperaturni razponi in tekoči helijev medij nalagajo zelo različne zahteve preskusnim sistemom in preskusni metodi, vključno z vzorci, ki jih je treba pripraviti. Zato je mednarodni standard ISO razdeljen na štiri različne dele, od katerih vsak obravnava eno od zgoraj omenjenih temperaturnih območij:
- ISO 6892-1 preskusna metoda pri sobni temperaturi
- ISO 6892-2 preskusna metoda pri povišani temperaturi
- ISO 6892-3 preskusna metoda pri nizkih temperaturah
- ISO 6892-4 preskusna metoda v tekočem heliju
Poleg teh mednarodno sprejetih ISO standardov se mednarodno uporabljajo tudi nacionalni standardi, vključno z ameriškim ASTM standardom, evropskim EN standardom, japonskim standardom JIS in kitajskim GB / T standardom. Za specializirana področja uporabe, tj. vesolje, so lahko pomembni ali potrebni dodatni posebni standardi.
DIN EN ISO 6892-1: Natezni preskus na kovinah pri sobni temperaturi
Natezno preskušanje na kovinah ali kovinskih materialih temelji predvsem na DIN EN ISO 6892-1 in ASTM E8 standardih. Oba standarda določata vzorčne oblike in njihovo preskušanje. Cilj standardov je določiti preskusno metodo tako, da tudi kadar se uporabljajo različni preskusni sistemi, značilne vrednosti, ki jih je treba določiti, ostanejo ponovljive in pravilne. To tudi pomeni, da standardne zahteve obravnavajo pomembne vplivne dejavnike in na splošno zahteve oblikujejo tako, da je dovolj tehničnega prostora za tehnične realizacije in inovacije.
Pomembne značilnosti nateznega preskušanja kovin v skladu z ISO 6892-1 vključujejo:
- Točka popuščanja; natančneje zgornja in spodnja točka popuščanja (ReH in ReL)
- Točka popuščanja; na splošno določeno kot nadomestna točka popuščanja pri 0,2% plastičnem raztezku (Rp0.2).
- Razširitev meje popuščanja; natančneje razširitev meje popuščanja ekstenziometra, ker jo je mogoče določiti le z uporabo ekstenziometra (Ae)
- Natezna trdnost(Rm)
- Enoten raztezek (Ag)
- Deformacija pri porušitvi (A), pri čemer so normativne specifikacije glede dolžine profila pomembnega pomena
Natezna trdnost z različnimi stopnjami utrjevanja materiala
Za kovinske materiale z izrazito točko popuščanja je natezna trdnost (največja natezna sila) definirana kot največja dosežena sila po zgornji točki popuščanja. Največja natezna sila po preseganju točke popuščanja lahko leži tudi pod točko popuščanja pri šibko obdelanih materialih, zato je natezna trdnost v tem primeru nižja od vrednosti za zgornjo točko popuščanja.
Slika krivulje napetosti-deformacije prikazuje krivuljo z visoko stopnjo kaljenja (1) in z nizko stopnjo kaljenja (2) po točki popuščanja.
Nasprotno pa za kovine s točko popuščanja in naknadnimi napetostmi natezna trdnost ustreza napetosti na točki popuščanja.
Točka popuščanja (ReH in ReL), odmik popuščanja (Rp in Rt) in natezna trdnost (Rm)
Za določitev točke popuščanja in natezne trdnosti, je potrebna le ena natančna meritev sile, medtem ko je za vse ostale značilnosti (avtomatska) merjenje deformacije z ekstenziometrom med preskusom ali je potrebno ročno merjenje deformacije po odstranitvi ostankov / vzorca.
Deformacija pri porušitvi A in At
Deformacija pri porušitvi A ali At je meritev duktilnosti, pa tudi lastnosti pretoka materiala.
Deformacijo pri porušitvi At je mogoče določiti samo z ekstenziometeri, ki ostanejo na vzorcu do točke preloma in izmerijo raztezek vzorca.
Deformacija pri porušitvi A se je običajno merila ročno, medtem ko se danes meri tudi z ekstenziometri. Za samodejne meritve je torej pomembna pravilna določitev točke, na kateri se vzorec poruši (točka porušitve).
Sodobni algoritmi, ki samodejno analizirajo krivuljo napetost-deformacija, zagotavljajo zanesljivo specifikacijo točke preloma in natančno določitev deformacije pri porušitvi. Lokacija porušitve vzdolž vzorca, natančneje vzdolž vzporedne dolžine vzorca, je prav tako pomembna za zanesljivo in natančno določitev deformacije pri porušitvi. Če porušitev ali točka odpovedi ni v merah dolžine ekstenziometrov kontaktnega tipa, plastične deformacije, ki se pojavi pri zoževanju in točki odpovedi, ni mogoče pravilno določiti. Sodobni algoritmi za ocenjevanje ocenjujejo točko odpovedi ali prelomno točko glede na merilne točke ekstenziometra in označujejo nezanesljivo deformacijo pri porušitvi.
Z optičnim, brez kontaktnim ekstenziometrom, ki beleži celotno vzporedno dolžino vzorca, je mogoče določiti točko preloma ali odpovedi. Če je točka preloma zunaj začetne merilne dolžine, v skladu s to ISO 6892-1:2017 Dodatek I, je kljub temu mogoče določiti deformacijo pri porušitvi, če smo med preskusom upoštevali in izmerili ustrezno število merilnih oznak. laserXtens Array kot tudi videoXtens Array ponuja izbirno rešitev za to nalogo. Z njihovo uporabo se deformacija pri porušitvi določi zanesljivo in natančno na 100% vzorcih.
JIS Z2241 poda razvrstitev točk preloma. To se običajno izvede ročno z vizualnim preskušanjem ali z ločenim brez kontaktnim merjenjem. Obe metodi sta kadrovsko in časovno zamudni. S sodobnimi optičnimi, brez kontaktnimi ekstenziometri se ta naloga samodejno opravi pri nateznih preskusih: oznaka razreda (odvisno od porušitve A, B ali C) je nato del določenih in zapisljivih rezultatov.
Zahteve za preskus ali preskusno opremo
Pri določanju karakterističnih vrednosti, opredeljenih v standardu ISO 6892-1, imata ključno vlogo natančno merjenje sile in merjenje raztezka vzorca pod delovanjem sile (merjenje deformacije). Enako pomembna je preskusna hitrost, ki je v standardu določena v dveh različnih metodah. Razlikuje se med metodo B (prek povečanja uporabe napetosti) in metodo A (prek stopnje deformacije). Metoda A – in tukaj metoda A1 prek avtomatskega nadzora stopnje deformacije z uporabo signala ekstenziometra (zaprta zanka) je najlažja in najbolj natančna metoda. Preskusna oprema ZwickRoell je zasnovana in specializirana za ta namen.
Zahteva za merjenje sile in raztezka
Najpomembnejše in jasno opisane zahteve se nanašajo tudi na merjenje sile in meritev raztezka vzorca, pod uporabo sile.
- Za merjenje sile serije ISO 6892 se nanaša na ISO 7500-1 Umerjanje in preverjanje sistema merjenja sile za naprave za natezno in tlačno preskušanje in zahtevata najmanj razred 1.
- Za merjenje raztezka, se ISO 6892 serija nanaša na ISO 9513 Umerjanje ekstenziometrov, ki se uporabljajo pri enoosnem preskušanju, in za določitev odmika popuščanja zahtevajo najmanj razred 1; za merjenje drugih značilnih vrednosti (z reztezki večjimi od 5%) se lahko uporablja razred 2.
Postopki umerjanja, zlasti rezultati in opredelitve klasifikacij, so opisani v standardih za merjenje sile in meritve raztezka. Slednje je ključno za uporabo v preskušanju. Največja dovoljena odstopanja in ločljivosti se lahko določijo s pripadnostjo razredu umerjanja merilnega sistema, ki jih je treba uporabiti za določitev merilne negotovosti merilnega sistema.
- ASTM E8 se nanaša po ASTM E74 za merjenje sile
- in po ASTM E83 za merjenje raztezka.
- Mednarodno uveljavljeni standardi se včasih v strukturi vsebine razlikujejo, vendar so v svoji definiciji in zahtevah skladni, tako da ustrezne značilne vrednosti, pridobljene z nateznimi preskusi, bistveno ne odstopajo drug od drugega.
Ena izmed izjem, ki jih je treba opozoriti, je ocena, s tem pa tudi razvrstitev ekstenziometrov. Medtem ko se ISO 9513 nanaša na odstopanje od nastavljene vrednosti, ki jo je treba doseči, se ASTM E83 dodatno upošteva za razmerje do začetne merilne dolžine. Ekstenziometer, ki je namenjen majhnim začetnim merilnim dolžinam, mora izpolnjevati višje merilne zahteve kot tiste za večje začetne merilne dolžine.
Karakteristične vrednosti, za katere se za natezno preskušanje kovin zahteva uporaba ekstenziometra vsaj razreda 1 do ISO 9513, so:
- Začetni gradient krivulje napetosti-deformacije mE
- Odmik popuščanja Rp in Rt
Karakteristične vrednosti, za katere se za natezno preskušanje kovin zahteva uporaba ekstenziometra vsaj razreda 2 do ISO 9513, so:
- Točka popuščanja raztezka Ae
- Enotni raztezek Ag in Agt, pa tudi
- Razpon platoja e okoli natezne trdnosti Rm ali največje natezne sile Fm
- Raztezek po porušitvi A in At
Vpliv preskusne hitrosti na točke popuščanja (ReH in ReL) in odmik popuščanja (Rp in Rt)
Za pravilno določitev točk popuščanja (ReH in ReL) in odmika popuščanja (Rp in Rt) poleg natančne meritve sile in deformacije, je preskusna hitrost tudi pomembna:
- Kovinski materiali spremenijo svoje značilne vrednosti, ko se spreminjajo stopnje deformacije, s katerimi se izvajajo preskusi.
- Praviloma so višje stopnje deformacije večje vrednosti trdnosti.
- Glede na zlitino in kakovost izdelka kovinskega materiala je odvisnost od stopnja deformacije lahko zelo pomembna in zunaj mejnih vrednosti za ustrezne lastnosti.
- To dejstvo je privedlo do uvedbe dodatne metode v mednarodni standard za prilagajanje pravilne hitrosti preskusa, pri kateri je treba vzdrževati posebne stopnje deformacije z večjimi tolerancami.
Od leta 2009 sta ISO in ASTM v svojem standardu za natezno preskušanje na kovinah enakovredno prilagodila tako imenovani nadzor stopnje deformacije, da bi izboljšali zanesljivost rezultatov pri določanju točk popuščanja in odmik popuščanja.
Oba standarda in v povezavi z njimi tudi dodatna nacionalna standarda, kot sta JIS Z2241 in GB / T 228, predlagata dve vrsti izvajanja tega nadzorovanja stopnje deformacije:
- Najprej avtomatsko krmiljenje z uporabo ekstenziometrskega signala (zaprta zanka) in
- Drugič, ročna nastavitev s pomočjo predhodne izbire hitrosti prečke, pri kateri se nato doseže pravilno deformacijsko razmerje za določitev značilne vrednosti (odprta zanka).
Prva metoda uporablja sodobne tehnične možnosti, ki jih zagotavljajo pogonski krmilniki, da samodejno vzdržujejo hitrost prečke v območju tolerance za stopnje deformacij, določene s standardom. Ta metoda zahteva preskusni sistem, opremljen s krmilno tehnologijo, vendar znatno poenostavi preskusno delovanje in odpravi napake pri nastavitvi hitrosti prečke. Zato je ta način nadzora priporočljiv.
| Preskusne hitrosti v ISO 6892-1 |
| Metoda A1: Regulacija stopnje deformacije v zaprti zanki | Metoda A2: Regulacija stopnje deformacije v odprti zanki | Metoda B: Hitrost napetosti |
| Potreben ekstenziometer | Potreben ekstenziometer | Ni potreben ekstenziometer |
| Ni potrebno predhodno preskušanje/nastavitev (prilagodljiv krmilnik) | Potrebno je predhodno preskušanje in nastavitev (določitev preskusnega sistema in togosti vzorca) | Potrebno je predhodno preskušanje in nastavitev (določitev preskusnega sistema in togosti vzorca) |
S testXpert je stopnja deformacije vedno sledljiva. Rdeča črta (1) prikazuje območje tolerance, ki ga določa ISO 6892-1 (20 % nastavljene hitrosti). Zelena črtkana črta predstavlja ožji tolerančni razpon 5 %, ki je merilo, ki ga sistemi preskušanja ZwickRoell uporabljajo za varnost v primeru nepredvidenih dogodkov.
Za dober nadzor stopnje deformacije sta značilna (2) nizka nihanja vstopa in (3) stabilen nadzor hitrosti. Pomembna zahteva za to je prilagodljiv krmilnik.
Kako deluje nadzor stopnje deformacije v zaprti zanki v sistemu za preskušanje?
Za natančno prilagoditev stopnje deformacije naš elektronski sistem testControl II nadzoruje hitrost preskusnega stroja z neposredno uporabo izmerjenih vrednosti ekstenziometra. Krmilni parametri preskusnega stroja se samodejno izračunajo in prilagodijo v realnem času. Ta proces se imenuje zaprta zanka s prilagodljivim nadzorom in poteka na preskusnih napravah ZwickRoell pri 1 kHz. To zlahka izpolnjuje standardne zahteve glede skladnosti s stopnjo deformacije.
Vse je samodejno, zelo nezapleteno in operaterju prihrani veliko časa pri zagotavljanju zanesljivih rezultatov z majhnim razprševanjem.
ISO 6892-1 s programsko opremo za preskušanje testXpert
Želite preskusiti kovinski vzorec v skladu z ISO 6892-1. Preden vnesete in predložite ustrezne preskusne parametre, naša programska oprema za preskušanje testXpert III ponuja standardni preskusni program za standard ISO 6892-1. Ta preskusni program vsebuje vse parametre, ki so potrebni za standardno skladno preskušanje. Stopnja deformacije, hitrost prečke in vrednosti preskusne hitrosti ter vrednotenje rezultatov in še veliko več je že prednastavljeno v testXpert. V kombinaciji s prilagodljivim krmilnikom operaterju ni treba vnašati nobenih dodatnih nastavitev za popolno izpolnjevanje specifikacij ISO 6892-1 in preskušanje v skladu s standardom.
Preskus natezne trdnosti kovin po ISO 6892
Natezni preskus na kovinah v skladu s standardi ISO 6892 je bil posodobljen, da vključuje nadzor napetosti v zaprti zanki. Preskusna programska oprema testXpert III nudi tudi pripravljene standardne preskusne programe za to preskusno metodo.
TENSTAND validacija programske opreme
100% zanesljivi rezultati preskusov z veljavnostjo po ISO 6892-1 / TENSTAND.
Rezultate preskusov, ki so določeni s programsko opremo v skladu z ISO 6892-1, je mogoče preveriti in potrditi z mednarodno usklajenim naborom podatkov in mednarodno usklajenimi rezultati preskusov. V evropskem raziskovalnem projektu z akronimom TENSTAND so bili pridobljeni in kvalificirani neobdelani podatki iz preskusov na kovinah. Ti podatki so bili uporabljeni za določanje in razvrščanje rezultatov preskusov in razponov rezultatov. S TENSTAND naborom podatkov in naborom rezultatov je mogoče preskusno programsko opremo hitro in zanesljivo preveriti s primerjavo rezultatov. Nacionalni fizikalni laboratorij (NPL) v Londonu ima na voljo te podatke in nabore rezultatov.
- Nacionalni fizikalni laboratorij (NPL) je britanski kolega nemškega nacionalnega meroslovnega inštituta Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Opredeljuje nacionalne standarde, ki se uporabljajo na področju fizike in tehnologije.
- Njegove odgovornosti vključujejo določitev temeljnih in naravnih konstant, zastopanje, ohranjanje in prenos pravnih enot Mednarodnega sistema enot (SI), dopolnjenih s storitvami, kot so UKAS (Združeno kraljestvo za akreditacijo), storitve umerjanja za pravno urejen sektor.
Zanesljivo ponovljivi rezultati preskusov s TENSTAND in testXpert III
Rezultate preskusov preverite s preverjanjem programske opreme TENSTAND.
- Prenesite nabore neobdelanih podatkov TENSTAND ASCII iz NPL v testXpert III
- Določite rezultate preskusov iz teh surovin s pomočjo testXpert III
- Primerjaj rezultate s TENSTAND rezultati
