Ispitivanje teških ploča

Ispitivanja zatezanja na teškim pločama se uglavnom izvode prema međunarodno priznatim i široko rasprostranjenim standardima ISO 6892-1 i ASTM E 8. ISO 6892-1 je takođe evropski standard (EN ISO 6892-1) koji je identično formulisan, a samim tim i primenjiv u Europskoj uniji (npr. DIN EN ISO 6892-1 u Nemačkoj). Zatezni uzorci za ovu vrstu ispitivanja zatezanja se mašinski obrađuju od teške ploče na način da se za uzorak zadrži debljina lima što je više moguće. Uzorci imaju odgovarajući veliki poprečni presek i obično zahtevaju mašine za ispitivanje materijala sa velikim opsegom opterećenja ili velikim opsegom opterećenja. Paralelna dužina ili deo uzorka koji je deformisan pod opterećenjem se proizvodi glodanjem. Neobrađena debljina i pažljivo glodanje i glačanje debljine uzorka osiguravaju da se uzorak samo neznatno promeni i da se na karakteristike materijala jedva utiče.

Od 2009. godine, ISO 6892-1 i ASTM E8 dozvoljavaju da se brzina ispitivanja automatski kontroliše i reguliše brzinom deformacije. Tolerancije koje se traže u standardima za kontrolu brzine deformacije (posebno one relevantne za kontrolu brzine deformacije u zatvorenoj petlji) mogu se lako ispuniti i makroXtens i laserXtens ekstenziometrima.

ZwickRoell nudi širok spektar standardnih i prilagođenih sistema za ispitivanje do 2500 kN za određivanje karakterističnih vrednosti iz ispitivanja zatezanja. Ovi sistemi za ispitivanje mogu sa visokim nivoom tačnosti odrediti karakteristike materijala prema standardu. ZwickRoell paralelno zatvaranje, hidraulične čeljusti obezbeđuju da se savršeno stezanje i pozicioniranje uzoraka održava tokom celog ispitivanja, sprečavajući klizanje uzorka.

U većini slučajeva, merenje deformacije u skladu sa standardima se vrši pomoću automatskih kontaktnih ili optičkih (beskontaktnih) ekstenziometara. ZwickRoell makroXtens je klasično, dokazano rešenje za ispitivanje na teškim pločama. Sa svojom mehaničkom konstrukcijom visoke rezolucije i veoma visokog nivoa tačnosti i robusnosti, makroXtens je u stanju da izdrži veoma teška okruženja. Robusna mehanička konstrukcija omogućava da meri kontinuirano naprezanje do tačke loma uzorka. Deformacija pri lomu se može odrediti automatski, bez potrebe za zamornim obeležavanjem uzoraka ili ručnim merenjem nakon što su ostaci uzorka sakupljeni.

laserXtens je naše inovativno rešenje za merenje deformacije do loma uzorka, koje u potpunosti ispunjava standardne zahteve (ISO 6892-1, ASTM E8, ISO 9513 i ASTM E83) za uzorke teške ploče. laserXtens ne zahteva primenu oznaka na uzorcima; na osnovu principa merenja, laserXtens može da koristi šablon kreiran od laserskog svetla kao oznake. Optičko ocenjivanje ovog „samooznačavanja“ vrši se tako da ravnomerna skala i povremeno ljuštenje skale ne narušavaju oznake.

Ispitivanje tvrdoće na teškim pločama se izvode na različite načine. U zavisnosti od primene, ispitivanja tvrdoće se vrše prema ISO 6506-1 (Brinell), ISO 6507-1 (Vickers), ISO 6508-1 (Rockwell) kao i ASTM E10 (Brinell), ASTM E384 (Vickers and Knoop) i ASTM E18 (Rockwell). Druge metode ili propisi se takođe koriste u određenim oblastima primene (na primer, evropski standard EN 2002-7 za primenu u vazduhoplovstvu); za ispitivanje velikih površina i ispitivanje bez razaranja koriste se KEM metode (na primer, 3MA metoda), koja je opisana u VDI smernici VDI/VDE 2616-1 (Ispitivanje tvrdoće metalnih materijala).

ZwickRoell-ov portfolio proizvoda nudi tvrdomere i instrumente za svaku metodu ispitivanja. ZwickRoell mašine i instrumenti za ispitivanje tvrdoće ispunjavaju zahteve svih uobičajenih međunarodnih standarda i takođe se mogu kalibrisati prema međunarodnim standardima. Kao laboratorija za kalibraciju, ZwickRoell je akreditovan za kalibraciju tvrdomera od strane nemačkog nacionalnog tela za akreditaciju DAkkS.

Jedan aspekt ispitivanja tvrdoće je verifikacija i određivanje prosečne globalne vrednosti tvrdoće lima nakon valjanja. Valjanje je termomehanički proces, kojim se pored podešavanja debljine lima određuju i mehanička svojstva. Metode tvrdoće koje koriste veće sile koriste se za određivanje prosečnih vrednosti ovih ponekad grubih struktura. Preferirane metode su Brinell ili Rockwell. Za teške ploče, nije neuobičajeno da se koriste prenosivi tvrdomeri koji se mogu koristiti na licu mesta na originalnom delu. Kada se koriste stacionarni tvrdomeri, kuponi se mašinski obrađuju od teških ploča i koriste kao uzorci, ili se manji primerci obrađuju od kupona i, ako je potrebno, dalje obrađuju za ispitivanje tvrdoće.

Drugi aspekt ispitivanja tvrdoće je ispitivanje mikrostrukture izvođenjem ispitivanja tvrdoće mikrostrukturnih komponenti. Zbog male veličine mikrostrukturnih komponenti, koriste se tvrdomeri sa malim do veoma malim silama—obično stacionarni tvrdomeri mikrotvrdoće sa veličinama i dubinama udubljenja koje se mogu prilagoditi dimenzijama mikrostrukturnih komponenti putem sila udubljenja.

Čvrstoća na udaru sa zarezima je važna karakteristika za primenu u konstrukciji cevovoda i brodogradnji i može se odrediti pomoću Charpy uzoraka u klatnu za ispitivanje udarne žilavosti. Metoda ispitivanja je opisana i specificirana u međunarodnom standardu ISO 148-1 i u ASTM E23. ISO standard je identičan evropskom standardu (EN ISO 148-1).

U Charpy udarnom ispitivanju, standardizovani uzorci sa zarezima se ubacuju ručno pomoću jednostavnih uređaja za ubacivanje ili pomoću automatizovanih robotskih sistema i udaraju sa energijama do 750 J. Ispitivanja se izvode na temperaturi okoline, ali i na niskim temperaturama da bi se odredila visoka ka niska temperatura prelaza. ZwickRoell isporučuje kupke za temperaturno kondicioniranje za pravilno kondicioniranje uzoraka do –70 °C i uređaje za temperaturno kondicioniranje do -180 °C.

Prema Direktivi o mašinama, rad klatna za ispitivanje udarne žilavosti podleže strogim bezbednosnim zahtevima, koje udobno ispunjava ZwickRoell-ovo sigurnosno kućište i sofisticirana bezbednosna tehnologija.

Ispitivanje padajućim tegom, kako je to opisao V. S. Pellini, koristi se za ispitivanje sklonosti lomljivom lomu čelika za uporednu procenu ponašanja zaustavljanja prsline prema američkom standardu ASTM E208 i ispitni traci čelika i gvožđa SEP 1325. Tokom ispitivanja, tegovi padaju na pravougaoni uzorak savijanja koji je oslonjen na oba kraja, izazivajući krhki lom na zateznoj strani uzorka u okviru datog ukupnog otklona. Ovaj krhki lom je iniciran urezanom perlom za zavarivanje položenom na ovoj strani i poznatom kao pokretač pukotina. Zatim se utvrđuje da li se krti prelom izazvan veštačkim pukotina-starterom širi do jedne od dve bočne strane uzorka ili je prethodno zaustavljen. Formiranje ili lomljenje pukotina se procenjuju optički i ručno. Ako se prelom proteže na jednu od dve bočne strane, uzorak se smatra slomljenim. Ispitivanje takođe zavise od temperature uzorka.

Mašine za ispitivanje padajućim tegom za Pelinijevo ispitivanje dostupne su u dve veličine sa energijama od 550 J i 1650 J. Maksimalna visina pada je 1,0 m ili 1,3 m. Težina pada se automatski podiže sa bezstepenim podešavanjem visine pada. U skladu sa standardima (ASTM E208 i SEP 1325), unapred definisane energije pada se lako dobijaju upotrebom tegova. Energija pada se izračunava automatski. Ispitno područje je električno i mehanički zaštićeno preko sigurnosnog kola. Ispitivanje se ne izvodi sve dok se svi sigurnosni kontakti ne aktiviraju i ne izvrše. Rad se vrši preko ekrana osetljivog na dodir, na kome se prikazuju visina pada, energija pada, težina pada i brzina udara.

Ispitivanje otpornosti na lom K1c je važna karakteristika metalnih materijala u aplikacijama koje se odnose na bezbednost kao što su konstrukcija aviona, elektrana, pa čak i automobilsko inženjerstvo. Žilavost loma se određuje pomoću uzorka u koji je uvedena veštačka pukotina. Pukotina se obično unosi kroz zarezivanje uzorka nakon čega sledi prethodno pucanje dok se ne postigne definisana dužina prsline. Uzorak se zatim opterećuje kvazi-statički da bi se slomio. Žilavost loma K_1c može se odrediti iz krive opterećenje-deformacija i dužine prsline. Standard ASTM E399 opisuje odgovarajuću proceduru ispitivanja. Drugi relevantni standardi su ASTM E813, E1152 i E1290.

Dvostepeno ispitivanje za K_1c određivanje može se efikasno izvesti na ZwickRoell Vibroforima, nakon čega sledi ispitivanje na ZwickRoell mašini za ispitivanje materijala. Formiranje pukotina na uzorku je uzrokovano mehanički proizvedenim zarezom praćenim cikličnim opterećenjem. Zbog visoke dostižne frekvencije vibrofora, takozvana prolazna oscilacija za generisanje definisane pukotine se dešava veoma brzo i veoma je reproducibilna zbog visoke osetljivosti rezonantne frekvencije na stvaranje pukotine.

Geometrija uzorka koja se najčešće koristi je uzorak koji se naziva CT uzorak (kompaktna napetost). Opterećenje se primenjuje kroz klinove umetnute u rupe na uzorku, čime se postiže kombinacija opterećenja na zatezanje i savijanje.

Pored CT uzoraka, koriste se i SENB uzorci (savijanje sa jednom ivicom). Dok su uslovi opterećenja za uzorak savijanja jednostavniji nego za CT uzorak, potrebna zapremina uzorka je znatno veća. Ovo je jasno prikazano na ilustracijama.