Preskus lomne žilavosti po ASTM E399/ISO 12135: Kako zmanjšati stroške in kompleksnost
Dve vrsti preskusov – en sistem: Najpametnejša pot do določitve KIC
Ko gre za varnost materiala, poznavanje največje natezne trdnosti ni več dovolj. Resnično pomembno je: Kako se material odziva, ko je izpostavljen napakam – kot so majhne razpoke, ki nastanejo med proizvodnjo ali mehanske obremenitve? Prav tukaj pride v poštev mehanika loma. Eden najpomembnejših standardov na tem področju je ASTM E399, ki obravnava tako imenovani kritični faktor intenzivnosti napetosti KIC.
Ta vrednost opisuje, kako odporen je material, ki ga prizadene razpoka, na nestabilno širjenje razpoke – tj. kako visoka je lahko intenzivnost napetostnega polja blizu konice razpoke, preden nenadoma odpove. Ta ključna številka je ključnega pomena, zlasti v varnostno kritičnih aplikacijah, kot so na primer v letalstvu, avtomobilski industriji ali energetski tehnologiji.
Kaj točno preskuša standard ASTM E399?
Standard ASTM E399 določa preskusne pogoje za določitev vrednosti lomne žilavosti KIC v linearno elastičnih pogojih. Kaj ga dela edinstvenega: Uporabljajo se standardizirani vzorci – običajno CT (kompaktna napetost) ali SEB (enorobni upogib) – ki vsebujejo vnaprej določene razpoke. To vodi do loma pod kvazistatično obremenitvijo, pri čemer se oceni intenzivnost napetosti na mestu razpoke.
Predpogoji za veljavne rezultate so:
- Linearno elastično obnašanje materiala
- "Naravna" razpoka z določenimi lastnostmi (tj. ostra z določeno dolžino razpoke in definiranim predhodnim poljem napetosti)
- Natančno nadzorovan preskusni postopek
- Skrbna ocena, skladna s standardnimi specifikacijami
In tukaj postane jasno: ASTM E399 ni nič drugega kot preprost standardni preskus. Zahteve do stroja, programske opreme in uporabnika so visoke – in čas, potreben za številne vzorce, je lahko precejšen.
Vibrofor: učinkovitost sreča natančnost
ZwickRoell v svoji ponudbi ponuja rešitev z vibroforjem, prvotno razvitim za preskušanje utrujanja (npr. krivulje S-N v skladu z DIN 50100), vendar z dodatno pametno prednostjo: Z mehansko blokado resonatorja se vibrofor lahko uporablja tudi za kvazistatične preskuse – zaradi česar je idealen za ASTM E399.
Prednosti govorijo same zase:
- Dve preskusni metodi, en sistem: Preskusi utrujanja in žilavosti v enem stroju
- Energetsko učinkovit: V resonančnem načinu vibrofor potrebuje le približno 2 % energije primerljivega servohidravličnega stroja
- Nizko vzdrževanje: Brez hidravličnega sistema, brez olja, brez hladilne enote
- Tih in čist: Idealen za laboratorijska okolja brez motečih hrupov ali oljne meglice
- Avtomatizirano ocenjevanje: S programsko opremo za preskušanje testXpert je mogoče rezultate, ki so skladni z ASTM E399, neposredno dokumentirati in arhivirati
Primer s terena
V mnogih preskusnih laboratorijih – na primer v kovinskopredelovalnih podjetjih ali pri dobaviteljih v letalski industriji – se redno izvajajo tako preskusi utrujanja kot tudi preskusi mehanike loma. Namesto vzdrževanja dveh sistemov lahko vibrofor uporabite kot svojo večnamensko rešitev: Čez dan potekajo kvazi-statični KIC preskusi v skladu z ASTM E399, ponoči pa S-N krivulje v neprekinjenem delovanju. Preklapljanje med načini delovanja poteka brez orodja – skoraj ne bi moglo biti bolj učinkovito.
Še posebej pri velikih količinah ali tesnih rokih ima ta prilagodljivost pozitiven učinek na izkoriščenost in obratovalne stroške. Zahtevano usposabljanje je tudi nižje, saj mora osebje za preskušanje poznati le en sistem.
Premišljeno zasnovan. Ekonomsko pametno.
Kar zadeva skupne obratovalne stroške, se vibrofor še posebej dobro odrezal. Medtem ko so običajni servohidravlični sistemi ne le dragi za uporabo, ampak zahtevajo tudi redno vzdrževanje (npr. menjavo olja, filtrov, ventilov) in kompleksno hlajenje, vibrofor ostaja:
- Malo vzdrževanja (skoraj nobenih mehansko obremenjenih delov)
- Prostorno varčen (brez dodatnih agregatov)
- In dolgoročno stroškovno učinkovit
Zaključek: ASTM E399 z vibroforjem – pametnejše preskušanje
Mehanika loma je zahtevna – tehnično, standardno in organizacijsko. Če želite delati učinkovito in na način, ki je pripravljen na prihodnost, je vibrofor težko prezreti. Možnost izvajanja dinamičnih in kvazistatičnih preskusov na enem samem stroju zmanjšuje investicijske in obratovalne stroške, hkrati pa povečuje fleksibilnost v preskusnem laboratoriju.
Z ZwickRoellom in vibroforjem ste optimalno opremljeni za vse izzive mehanike loma – od ASTM E399 do ISO 12106 do preskusov utrujanja.
