ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M'ye göre metal çekme testi: Farklılıkları anlayın ve bundan faydalanın
Çelik üreticileri, alüminyum üreticileri, OEM’ler ve test laboratuvarları, genellikle kalite güvencesi kapsamında metal çekme testleri gerçekleştirir. Bileşenlerin mukavemeti, emniyeti ve güvenilirliği açısından belirleyici olan malzeme özellikleri test edilir. Aynı zamanda, ilgili testin standartlara uygun şekilde gerçekleştirilmesi sağlanmalıdır – müşteri gereksinimlerine veya pazar erişimine bağlı olarak ISO 6892-1, ASTM E8/E8M veya her iki standarda göre. Çünkü her iki standart da dünya çapında önem arz ediyor ve bu nedenle birçok laboratuvarda paralel olarak kullanılıyor.
Hedef her durumda aynıdır: Çekme testi, tutarlı ve güvenilir sonuçlar sağlamalı; bu sonuçlar izlenebilir ve karşılaştırılabilir olmalıdır. Ancak asıl zorluk tam da burada başlar; özellikle her iki standarda göre düzenli olarak testler yapan laboratuvarlarda. Şu soru ortaya çıkmaktadır: ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M standartlarına göre elde edilen sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılabilir mi – ve eğer öyleyse, hangi koşullar altında?
İki standart, tek bir test hedefi – ancak sonuçlar her zaman aynı çıkmıyor
Her iki standarda göre test yapan bazı laboratuvarlar, standartların ortak noktalarını bilinçli bir şekilde kullanır: Her iki standardın da izin verdiği durumlarda parametreleri aynı şekilde tanımlarlar ve böylece karşılaştırılabilir sonuçlar ve daha verimli süreçler için daha iyi bir temel oluştururlar.
Çünkü temel farkları bilenler, laboratuvardaki günlük işlerinde gerçek avantajlar elde edebilirler. Sonuçlar daha iyi değerlendirilebilir, olası sapmalar daha anlaşılır hale gelir ve test süreçleri daha bilinçli bir şekilde tasarlanabilir. Ancak her şeyden önce, karşılaştırılabilirliği artırmak için parametrelerin hangi noktalarda aynı şekilde tanımlanabileceği ve standartların farklı yöntemler veya tanımlar kullandığı için hangi noktalarda dikkatli olunması gerektiği ortaya çıkmaktadır.
İki standart sistemi Farklılıklar Test çözümleri
Burada hangi iki standart söz konusu?
Bu yazıda, iki temel standarda göre oda sıcaklığında yapılan metal çekme testi ele alınmaktadır:
- ISO 6892-1: Metallic materials – Tensile testing – Part 1: Method of test at room temperature
- ASTM E8/E8M: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials
Yüksek veya düşük sıcaklıklara uygun standart parçalar burada ele alınmamaktadır.
Uzmanlarımız, ISO ve ASTM’nin ilgili standardizasyon komitelerinde yer almaktadır.
ISO ve ASTM standartları neden var?
ISO 6892-1 ile ASTM E8/E8M arasındaki farklar, bu standartların ortaya çıktığı kuruluşlarla da ilgilidir. ISO, merkezi İsviçre'de bulunan ve üye ülkelerin ulusal standardizasyon kuruluşlarının temsil edildiği uluslararası bir kuruluştur. ASTM, merkezi ABD’de bulunan ve başlangıçta büyük ölçüde ABD odaklı olan bir kuruluştur; ancak günümüzde küresel çapta da kullanılmakta olup, sanayi, bilim ve kamu kurumlarından üyeleri bir araya getirmektedir.
Tarihsel nedenlerden ötürü, her iki kuruluş da yapıları, çalışma yöntemleri, güncelleme süreçleri ve odak alanları bakımından birbirinden farklılık göstermektedir. Bu durum standartlara da yansımaktadır: Her ikisi de metal çekme testi için bir standart sunmaktadır, ancak kısmen farklı vurgu ve ayrıntı düzeylerine sahiptir.
Her iki standart da küresel ölçekte önemli olduğundan, uyumlaştırma çabası her zaman açık ve net olmuştur. Halihazırda çok sayıda ortak nokta bulunmaktadır: Metal çekme testinin temel süreci her iki standartta da aynıdır; her ikisi de çeneler gibi benzer test sistemleri ve ekipmanları kullanmaktadır ve ASTM E8M ile SI birimlerini kullanan metrik versiyon oluşturulmuştur. Düz numuneler için ortak bir numune geometrisi de uyumlaştırmanın bir sonucudur.
Her iki standartta da test süreci aynı mantığa göre ilerler: Yarı mamulden bir numune hazırlanır, geometrisi ölçülür, çekme denemesi yapılır, veriler kaydedilir ve değerlendirilir. İşte tam da bu ortak temel yapı, uyumlaştırma sürecinin sonraki adımları için iyi bir başlangıç noktasıdır.
Önemli farklılıklara göz atın
Temel test süreci benzer olsa da, ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M, laboratuvarın günlük işleyişinde önemli olan birçok noktada farklılık gösterir. Bunlar arasında özellikle numune geometrileri, numune boyutlarının ölçülmesi veya başlangıç kesitinin belirlenmesi, test sistemine ilişkin gereklilikler, sonuç tanımları ile test hızları ve kontrol yöntemleri yer almaktadır.
Bu farklılıkların hepsi aynı derecede önemli değildir. Bazıları özellikle isimlendirmeyle ilgilidir, diğerleri ise hesaplanan değerler üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Bu nedenle önemli olan sadece bir farkın var olması değil, bu farkın sonuç açısından ne anlama geldiğidir.
Numune geometrileri Kesit ölçümü Test sistemine ilişkin gereksinimler Test sonuçları Test hızı
1. Numune geometreleri
Düz numune için, ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M standartlarına uygun önceden tanımlanmış bir geometri mevcuttur. Bu ortak geometri, uyumlaştırma sürecinin bir parçasıydı ve belirli koşullar altında testlerin daha iyi karşılaştırılmasını sağlıyor.
| Parametre | ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M |
|---|---|---|
| Numune tipi | B1 | Düz numune (sheet type) |
| Genişlik | 12,5 mm | 12,5 mm |
| Çeneler arası mesafe | 50 mm | 50 mm |
| Kalınlık | 3 mm'ye kadar | 0,13 - 5 mm |
Böylece, örtüşen aralık 0,13 mm ile 3 mm arasındaki sac kalınlıklarını kapsıyor. Bu alanda, test koşullarını mümkün olduğunca benzer hale getirmek için ortak düz numune geometrisi kullanılabilir. Ancak bu, tüm sonuçların otomatik olarak doğrudan karşılaştırılabilir olduğu anlamına gelmez; yine de önemli bir etkeni ortadan kaldırır.
Yuvarlak numunelerde durum farklıdır. Her iki standart da silindirik yuvarlak numuneleri tanımlamaktadır ve her iki durumda da ölçüm uzunluğu çapa oranla belirlenir. Ancak ASTM E8 standardı çaplara göre ayrım yaparken, ISO 6892-1 standardı malzeme gruplarını dikkate alır. Önceden tanımlanmış ortak bir yuvarlak numune geometrisi yoktur. Karşılaştırılabilir koşullar yaratmak isteniyorsa, ölçüm uzunluğu ve çapın birbirine uygun şekilde ayarlanması gerekir.
Vidalar, borular veya benzeri ürünler gibi özel ürünler için, bazı durumlarda bunlara ilişkin ayrı bölümler veya ekler geçerlidir ve bunlar dikkate alınmalıdır.
Farklı numune geometrileri kullanıldığında, değerler kesit alanına göre hesaplanmış olsa bile sonuçlar karşılaştırılamaz. Bu nedenle: Karşılaştırılabilir bir gerilim ve uzama davranışı elde etmek için, ölçüm uzunluğu ve kesit alanı aynı olmalıdır.
2. Numune boyutlarının ölçülmesi / Başlangıç kesitinin belirlenmesi
Kesit ölçümünün etkisi, uygulamada sıklıkla hafife alınmaktadır. Oysa başlangıç kesiti, hesaplanan tüm gerilme değerlerini doğrudan etkilemektedir. Kesit alanı farklı şekilde belirlenirse, asıl test düzgün bir şekilde yapılmış olsa bile sonuçlar da farklılık gösterebilir.
ISO 6892-1 standardına göre, kesit alanının belirlenmesi için paralel numune uzunluğunun çeşitli noktalarında ölçüm yapılır. Ardından kesit alanı değerlerinin ortalaması alınır. Kalınlık ölçümü için ±%2'lik bir doğruluk gereklidir.
ASTM E8/E8M standardı bu konuda farklı bir yaklaşım izlemektedir. Ölçüm, paralel numune uzunluğunun en dar noktasında yapılır. Ayrıca, kalınlık ölçümünün doğruluğu için mutlak değerler belirtilmektedir: 2 µm (2,5 mm'den ince sac kalınlıklarında), 10 µm (2,5 mm ile 5 mm arası kalınlıklarda) ve 20 µm (5 mm'den kalın sac kalınlıklarında).
| ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M | |
|---|---|---|
| Belirleme | Paralel numune uzunluğunun çeşitli noktalarında ölçüm yapılması ve kesit değerlerinin ortalamasının alınması | Paralel numune uzunluğunun en dar noktasında yapılan ölçüm |
| Kalınlık ölçümünün doğruluğu | ±2 % | Sac kalınlığına bağlı olarak (< 2,5 mm, 2,5 - 5 mm / > 5 mm): 2 µm / 10 µm / 20 µm |
Kalınlık ölçümüne ilişkin yüzde ve mutlak gereklilikler arasındaki fark, sac kalınlığına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Örnek: 3 mm kalınlığındaki saclarda, ISO 6892-1 standardına göre 60 µm’ye kadar sapma kabul edilirken, ASTM E8M standardında bu değer sadece 10 µm ile sınırlıdır. Bu tür farklılıklar, denetimlerde, müşterilerin sorularında veya sınır değerlerine yakın sonuçlarda önem kazanabilir.
3. Test sistemine ilişkin gereklilikler
Temel test düzeni, ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M standartlarına göre benzerdir: Bunun için, ölçüm ve kontrol elektroniği dahil uygun bir yük çerçevesi, çene, yük hücresi, ekstansometre ile veri değerlendirme, depolama ve analiz için bir yazılım gereklidir. Böylece, her iki standarda göre yapılan testler için teknik temel prensip olarak benzerdir ve laboratuvarda birbirinden tamamen farklı iki test sistemi kullanılmasına gerek kalmaz.
Ancak, yük hücreleri ve ekstansometreler için gerekli olan doğruluk sınıflarında farklılıklar bulunmaktadır. Buna ek olarak, doğruluk sınıfları farklı şekilde tanımlanmaktadır; çünkü bu tanımlamalar yine farklı standartlara dayanmaktadır: ISO 6892-1 için ISO 7500-1 (kuvvet ölçümü) veya ISO 9513 (ekstansometre) ve ASTM E8 için ASTM E4 (kuvvet ölçümü) ile ASTM E83 (ekstansometre).
Danışmanlık hizmetlerimizde somut uygulamaları ele alıyor ve ISO 6892-1 ile ASTM E8/E8M standartlarından hangisinin gerekliliklerinin daha katı olduğunu inceliyoruz. Bu temelde, test ekipmanı, bir test sisteminin mümkün olduğunca her iki standardı da güvenilir bir şekilde karşılaması için tasarlanır.
4. Test sonuçları
Test sonuçlarında terminoloji ve belirleme yöntemleri açısından farklılıklar bulunmaktadır. Birçok değer birbirine çok benziyor ve sadece isimleri farklılık göstermektedir.
Ancak, maksimum kuvvet altındaki uzama ve kopma uzaması konusunda dikkatli olunmalıdır. Bu parametrelerin hesaplanması farklı şekillerde yapılır.
| ISO 6892-1 | ASTM E8 | |
|---|---|---|
| Elastik kısmın eğimi | mE | - |
| %0,2 plastik uzamada gerilim (uzama) sınırı | Rp0,2 | Akma sınırı (ofset = %0,2) |
| Üst germe sınırı | ReH | UYS |
| Alt germe sınırı | ReL | LYS |
| Akma sınırı uzaması | AL | YPE |
| Çekme mukavemeti | Rm | TS |
| Maksimum kuvvet altında plastik ekstansometre uzaması | Ag | - |
| Maksimum kuvvet altında toplam ekstansometre uzaması | Agt | Elu - eşit uzama |
| Kopma uzaması | A - manuel ve yazılımla | Kopma uzaması (manuel) |
| kırılma anındaki toplam ekstansometre uzaması | At | Kopma uzaması |
Düzgün uzama veya maksimum kuvvet altındaki uzama
Adlandırma neredeyse aynıdır, değer de aynıdır; ancak yine de sonuçlar doğrudan karşılaştırılamaz. Çünkü maksimum kuvvet altındaki uzamanın belirlenmesi, diğer adıyla “düzenli uzama”, ISO ve ASTM standartlarına göre farklılık göstermektedir.
ISO 6892-1 standardına göre, ekstansometrenin toplam uzaması, maksimum kuvvet Agt'de maksimum kuvvet noktasından belirlenir.
ASTM E8 standardında, maksimum kuvvet Elu'da toplam uzama farklı bir şekilde hesaplanır: Maksimum kuvvetin %0,5 altında yatay bir doğru çizilir ve uzama bu doğrunun ortasından okunur.
Malzemeye bağlı olarak, bu durum sonuçta önemli farklılıklara yol açabilir.
Bir başka fark ise: ISO 6892-1 standardı, ayrıca maksimum kuvvet (Ag) değerindeki plastik ekstansometre uzamasını tanımlamaktadır; bu değerde elastik uzama, toplam değerden düşülür. ASTM bu parametreyi belirtmemektedir.
Kopma uzaması
Kırılma anındaki toplam uzama, kuvvet düşüşünden önceki son ölçüm noktasında belirlenir; zira bu nokta kırılmayı işaret eder. ISO 6892-1 standardında bu parametreye “kopma anındaki toplam ekstansometre uzaması At” denirken, ASTM E8 standardında ise “kopma uzaması (Elongation at Break)” olarak adlandırılır.
ISO 6892-1 standardına göre kopma uzaması A için elastik uzama çıkarılır, böylece yalnızca kalıcı uzama değeri verilir. Bu noktada ASTM E8 standardı önemli bir fark yaratır; zira “kopma sonrası uzama” değeri, koptuktan sonra numunenin iki yarısının elle birleştirilip ölçülmesi yoluyla manuel olarak belirlenir. Bunun için, testten önce numuneye işaretler konulur.
Manuel ve otomatik ölçümler arasındaki sonuçlar genellikle büyük farklılıklar gösterdiğinden, karşılaştırılabilirlik sağlamak amacıyla ISO standardında da manuel hesaplamaya başvurulabilir. Bu yöntem ISO 6892-1 standardına göre de mümkündür, ancak daha fazla çaba gerektirmesi ve değerlerin dağılımının daha geniş olması nedeniyle giderek daha az kullanılmaktadır.
Kırılma uzama değerlerinin karşılaştırılmasında dikkate alınması gereken bir başka nokta daha vardır: Plastik deformasyon aralığındaki test hızı, her iki standartta da farklı şekilde tanımlanmıştır ve bu durumda değişiklik gösterebilir. Ancak test hızları sonuçları önemli ölçüde etkiler; bu durum bir sonraki bölümde daha da net bir şekilde ortaya çıkacaktır.
5. Test hızı ve kontrol yöntemleri
Her iki standart da, akma sınırına ulaşılana kadar olan test hızı için üç farklı kontrol yöntemi tanımlamaktadır. Bu yöntemler işlevsel olarak birbirine benzemektedir, ancak isimleri farklıdır – ve işte tam da bu durum laboratuvarın günlük işleyişinde sıklıkla kafa karışıklığına yol açmaktadır.
Bununla birlikte, farklı düzenleme yöntemleriyle elde edilen sonuçlar karşılaştırılamaz – bu da kritik bir noktadır.
| ISO 6892-1:2020 | Test yöntemi ve tanımı | ASTM E8/E8M-22 | |
|---|---|---|---|
| Yöntem A1 | Kapalı döngü “closed loop” uzama hızı kontrolü, örneğin 0,00025 s-1 ±%20 | Yöntem B | Kapalı döngü “closed loop” gerilme hızı kontrolü, örneğin 0,00025 s-1 ±%40 |
| Yöntem A2 | Açık döngü "open loop" uzama hızı kontrolü, örneğin 0,00025 s-1 ±%20 | Yöntem C | Travers hızı, örneğin 0,00025 s-1 ±%20 |
| Yöntem B | Gerilim hızı, örneğin çelik için 6/60 MPa/s veya alüminyum için 2/20 MPa/s | Yöntem A | Gerilim hızı 1,15 … 11,5 MPa/s |
| Test hızı (akma sınırının aşılmasından sonra), örneğin çekme mukavemetinin belirlenmesi için | örneğin 0.0067 s-1 ±20 % (veya 0,00025 s-1 veya 0,002 s-1) | Test hızı (akma sınırının aşılmasından sonra), örneğin çekme mukavemetinin belirlenmesi için | z.B. 0.00083 … 0.0083 s-1 |
Gerilim hızına ilişkin düzenlemenin şartları farklılık göstermektedir. ISO 6892-1 standardında gerilim hızı malzemenin elastikiyet modülüne bağlıyken, ASTM E8 standardında bu hızdan bağımsızdır.
Buna karşılık, gerilme noktasına ulaşılana kadar uzama hızının kontrol edildiği yöntemler karşılaştırılabilir niteliktedir. Burada her iki standartta da aynı test hızları tanımlanmıştır. Yalnızca „closed loop“ varyantında ASTM E8 standardı daha yüksek bir toleransa izin vermektedir.
Metalik malzemeler uzama hızına duyarlıdır. Örneğin, daha yüksek bir test hızı, daha yüksek akma sınırlarına yol açar ve bu nedenle test sonuçları üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.
Test değerlerinin en iyi şekilde karşılaştırılabilirliği, kapalı döngü yöntemiyle elde edilir. Bu yöntem, akma sınırının belirlenmesinde kesinlikle aynı uzama hızlarının elde edilmesini garanti eder. Bu yöntem ekipman açısından daha yüksek gereksinimler getirir, ancak daha güvenilir sonuçlar ve daha az sapma sayesinde faydalı olabilir.
Çözüm: Farkları görün ve ortak noktaları verimli bir şekilde kullanın
ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M, her ikisi de dünya çapında kabul görmüş ve uygulamada yerleşik standartlardır. Farklılıkları anlayanlar, sonuçları doğru bir şekilde değerlendirebilir, yanlış yorumlamaları önleyebilir ve daha verimli çalışabilir. Her iki standart da bazı alanlarda uyumlaştırılmış olduğundan, ortak noktalar hedef odaklı bir şekilde kullanılabilir: örneğin aynı numune şekilleri, ayarlar, prosedürler ve genel olarak benzer test koşulları sayesinde.
Laboratuvarın günlük işleyişinde, her iki standardı da zahmetli bir yeniden yapılandırma gerektirmeden karşılayan bir test sistemi, ISO 6892-1 ile ASTM E8/E8M arasında geçişi önemli ölçüde kolaylaştırır. Uygun test ekipmanının yanı sıra, yazılım da bu konuda belirleyici bir rol oynar: testXpert’in standart test kuralları, ilgili tüm standart gerekliliklerini zaten içermektedir ve standartlara uygun bir test yapılmasını garanti eder.
Ayrıca, test yazılımında makine ayarları kaydedilebilir ve otomatik olarak tekrarlanabilir. Bu sayede, ISO 6892-1 ve ASTM E8/E8M standartlarına göre yapılan testler arasında güvenli, tekrarlanabilir ve az çaba gerektiren bir şekilde geçiş yapılabilir.
testXpert hakkında daha fazla bilgi
