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ISO 6892-1 – 環境溫度下的金屬拉伸測試

DIN EN ISO 6892-1 金屬材料拉伸測試標準於 2017 年 2 月發布。它標準化常溫下金屬或鋼的拉伸測試,並定義了機械特徵值。

目標 & 應用 ISO 6892 根據溫度範圍 特徵值 影片 / 執行測試 力值/延伸量測量 測試速度 應變率控制 測試軟體 測試系統

名稱 類型 尺寸 下載

ISO 6892-1測試標準的目標和應用

拉伸測試是世界上最重要也最常用的一項機械試驗,它用於測定在設計和構造組件、商品、機器、汽車和建築等中極為重要的金屬強度和應變特徵值。

測試任務是以可靠、可再現的方式測定材料特徵值並達到可比性。

單軸拉伸測試是用於測定降伏點或偏位降伏拉伸強度和斷裂應變的特徵值的方法。此外,還測定了較低的降伏點、降伏點延伸和最大力下的延伸。

金屬拉伸測試,ISO 6892和ASTM E8 - 基於溫度範圍加以區分

金屬拉伸測試中,該標準區分了進行拉伸測試的四個溫度範圍:室溫、高溫、低溫和液態氦溫度。 不同溫度範圍和液態氦介質對測試系統和測試方法(包括要製備的試片)提出了各不相同的要求。 因此,國際ISO標準分為四個不同部分,每個部分涉及上述溫度範圍之一:

  • ISO 6892-1室溫測試方法
  • ISO 6892-2在高溫下的測試方法
  • ISO 6892-3低溫測試方法
  • ISO 6892-4液態氦測試方法

除了這些國際公認的ISO標準外,國際上還採用美國ASTM標準、歐洲EN標準、日本JIS標準和中國GB/T等國家標準。 對於特殊應用領域,如航空航太領域,其他特定標準可能也很重要或不可或缺。

DIN EN ISO 6892-1:重要特徵值

金屬拉伸測試或金屬材料的拉伸測試主要基於標準DIN EN ISO 6892-1ASTM E8。這兩個標準都規定了試樣形狀及其試驗方法。該標準的目的是以這樣一種方式定義和建立測試方法,即使使用不同的測試系統,要測定的特徵值仍然是可重複且正確的。這也意味著測試標準的要求解決了重要的影響因素,並且通常以技術實現和創新有足夠餘地的方式制定要求。

ISO 6892-1 金屬拉伸測試的重要特徵包括:

  • 降伏點; 更準確地說,是指上降伏點和下降伏點(ReH 和 ReL
  • 偏位降伏;在塑性伸長率為0.2%(Rp0.2)的情況下通常被測定為替代降伏點。
  • 降伏點延伸; 更準確來說,是指延伸計降伏點延伸,因為它只能透過使用延伸計 (Ae) 來測定
  • 拉伸強度(Rm)
  • 均勻延伸(Ag
  • 斷裂應變(A),借助規範化的標距長度極為重要

材料硬化後處於不同程度的拉伸強度

對於具有明顯降伏點 的金屬材料,拉伸強度(最大拉伸力)定義為在上降伏強度 後達到的最大力。對於弱加工硬化材料,超過降伏點後的最大拉伸力也可能低於降伏點,因此在這種情況下,拉伸強度低於上降伏強度的值。

應力-應變曲線圖片顯示了降伏點後高加工硬化程度(1)和加工硬化極低(2)的曲線。

另一方面,對於具有降伏點和後續應力的金屬,拉伸強度對應於降伏點處的應力。

降伏點(ReH和ReL)、偏位降伏(Rp和Rt)和拉伸強度(Rm)

對於降伏點和拉伸強度的測定,只需進行一次精確的力測量;而對於其他所有特徵,則需在測試期間使用延伸計進行(自動)應變量測,或在移除試片或試片殘留物後進行手動應變量測。

斷裂應變A和At

斷裂應變 A 或 At用於衡量材料的延展性和流動特徵。

自動分析應力-應變曲線的現代算法可確保斷裂點的可靠規範和斷裂應變的準確測定。

沿試樣的斷裂位置,更具體地說沿試樣的平行長度,對於可靠和準確地測定斷裂應變也很重要。如果斷裂點或失效點不在接觸式延伸計的標距內,則無法正確測定頸縮過程中發生的塑性變形和失效點。現代評估算法估計相對於延伸計測量點的故障點或斷點,並表示斷點應變值不可靠。

使用可記錄試樣整個平行長度的光學非接觸式延伸計,可以測定斷裂點或失效點。如果斷裂點位於初始標距長度之外,根據ISO 6892-1:2017 附錄 I,若在測試期間考慮並測量了合適數量的標距,則仍然可以測定斷裂應變。laserXtens Array和 videoXtens Array 為這項測試任務提供了一個可選配的解決方案。透過它們,可以自動且準確可靠地測定 100% 試樣的斷裂應變。

JIS Z2241標準中描述了斷裂點的分類。這通常透過視覺測試或通過單獨的非接觸式測量手動完成。這兩種方法都耗費人力和時間。使用現代光學式非接觸延伸計,拉伸測試會自動處理此任務:指示等級(取決於斷點 A、B 或 C)然後是測定和可記錄結果的一部分。

影片:執行測試,根據 ISO 6892-1 對金屬進行拉伸測試

根據ISO 6892-1方法 A1 及 方法A2 ,透過拉伸試驗機和makroXtens延伸計進行拉伸測試

測試或測試設備要求

在測定ISO 6892-1中定義的特徵值時,精確的力測量和力施加下試樣延伸的測量(應變測量)起著關鍵作用。同樣重要的是標準中以兩種不同方法規定的測試速度。方法 B(透過增加應力應用)和方法 A(透過應變率)之間存在差異。方法 A - 這裡的方法 A1 透過使用延伸計訊號(閉環)的自動應變率控制是最簡單和最精確的方法。ZwickRoell 的試驗設備專為此目的設計。

力量測量和延伸量測的要求

最重要且可清處描述的要求還涉及力量測量,以及在受力情況下試片延伸量的測量。

  • 對於力量測量ISO 6892系列是指ISO 7500-1拉伸和壓縮試驗機力量測量系統的校正和驗證,要求的等級别至少為Class 1。
  • 對於延伸率的測量ISO 6892 系列參考 ISO 9513 用於單軸測試的延伸計系統的校正,並且至少需要 Class 1 來測定偏位降伏; 對於其他特徵值的量測(延伸大於 5%),可以應用Class 2。

校正過程,尤其是分類的結果和定義,在力測量和延伸測量的標準中進行了描述。後者對於測試實踐中的應用至關重要。最大允許偏差和解析度可以透過校正測量系統的類別歸屬關係得出,它們必須用於測定測量系統的量測不確定度。

  • ASTM E8 是指用於力量測量的 ASTM E74
  • 並根據ASTM E83進行延伸測量
  • 國際上應用的試驗標準有時在内容結構上有所不同,但在定義和要求上是一致的,因此從拉伸測試得出的相關特徵值間不會有明顯的偏差。

需要注意的一個例外是評估以及分類延伸計。雖然 ISO 9513指的是與要達到的設定值的偏差,但 ASTM E83還考慮了與初始標距長度的比率。用於小初始標距的 延伸計必須比用於較大初始標距的延伸計滿足更高的測量要求。

需要至少使用符合ISO 9513標準的Class 1延伸計進行金屬拉伸測試才能獲得的特徵值為:

  • 應力-應變曲線的初始梯度mE
  • 偏位降伏 Rp 和 Rt

需要至少使用符合ISO 9513標準的Class 2延伸計進行金屬拉伸測試才能獲得的特徵值為:

  • 降伏點延伸 Ae
  • 均勻伸長Ag和Agt,以及
  • 拉伸強度Rm或最大拉伸力Fm周圍的平台範圍e
  • 斷裂A和At後的伸長

測試速度對降伏點(ReH和ReL)和偏位降伏(Rp和Rt)的影響

為了正確測定降伏點(ReH and ReL)偏位降伏(Rp and Rt),除了精確的力和應變測量外,測試速度也非常重要。該標準區分了兩種設置測試速度的方法:在方法 B 中,它由應力增加所控制,在方法 A 中由應變速率所控制。出於以下原因,推薦將應變率或應變速度納入考量的方法 A:

  • 當進行試驗時的應變率發生變化時,金屬材料的特徵值也會發生變化。
  • 一般來說,應變率越高,強度值越大。
  • 根據金屬材料的合金和產品品質,強度對應變率的依賴非常明顯,並且超出了相應品質的規範限制。
測試速度根據 ISO 6892-1

 

測試方法A1:
閉環應變率控制
測試方法A2: 開環應變率控制
方法B:應力速度
需要延伸計需要延伸計無需延伸計
無需預測試/設置(自適應控制器)需進行預測試和設置(測試系統和試樣剛性的測定)需進行預測試和設置(測試系統和試樣剛性的測定)

閉環應變率控制是最簡單且最精確的方法

應變率控制在測定材料的降伏強度和偏位降伏值時,顯著提高了測試結果的可靠性。ISO 6892-1 提出了兩種透過應變率實施控制的方法:

  • 方法 A1 - 透過使用延伸計訊號(閉環)自動控制應變率
  • 方法 A2 - 透過預設橫樑速度進行手動調整,在該速度下可達到測定特徵值所需的正確應變率(開環)。

第一種方法使用驅動控制器(最好是自適應控制器)提供的現代技術特性,自動將橫樑速度保持在標準規定的應變率的公差範圍內。該方法需要一個搭載控制技術的測試系統,但將會大幅簡化試驗操作,消除了在設置橫樑速度方面的誤差。因此強烈推薦這種控制方法。

藉由testXpert,應變率始終可被追溯。紅線 (1) 顯示了 ISO 6892-1 定義的公差範圍(所設定速度的 20%)。綠色虛線表示 5% 的較窄公差範圍,這是 ZwickRoell 測試系統在發生不可預期事件時用於安全的基準。

良好的應變率控制特點是 (2) 低的入口波動和 (3) 穩定的速度控制。一個重要的要求是自適應控制器。

閉環應變率控制在測試系統中如何運作?

為了精確調整應變率,我們的testControl II電子系統通過直接使用延伸計的測量值來控制試驗機的速度。試驗機的控制參數是自動計算的,並實時自適應調整。這個過程稱為自適應控制閉環,並在 ZwickRoell 測試機上以 1 kHz 運行。這很容易滿足應變率的標準要求。

一切都是自動的,非常簡單,並且為操作員節省了大量時間來產生分散性低的可靠測試結果。

您是否對金屬的自動化測試感興趣?

我們的智能測試系統可以完全自動化地對試片執行拉伸、彎曲或衝擊測試,同時測試力可高達2,500 kN。

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ISO 6892-1 搭配 testXpert 測試軟體 – 具效率且可靠的測試

透過 testXpert,可提升符合ISO 6892-1標準的測試效率。 testXpert 提供可靠的測試結果,而這正是您可信賴的測試基礎。

  • 無論您選擇何種方法ISO 6892-1規定的所有參數都已納入測試程序且100%符合標準。 在預先配置的佈局中,您可以看到在標準指定的公差範圍內真實達到的應變率。
  • 無須花費不必要的時間進行預測試和手動計算應變率以符合 ISO 6892-1規範,testXpert 軟體會自動設定所有控制參數。 高度準確地接近目標位置和應變值。 試樣屬性的變化可在線性進行補償。
  • testXpert 透過預定義的機器配置,以相同的測試要求確保測試結果的可重複性。
  • 為了獲得可再現的結果並將操作員的影響減至最低,例如透過我們的用戶管理功能。

testXpert 測試軟體

符合 ISO 6892-1 的 testXpert 標準測試程序

TENSTAND軟體驗證

根據ISO 6892-1/TENSTAND進行驗證,獲得百分百可靠的測試數據。

使用軟體根據ISO 6892-1測定的測試結果可透過國際協調的數據集和國際協調的測試結果進行確認和驗證。在一個縮寫為TENSTAND歐洲的研究計畫,產生金屬測試中的原始數據並對其進行鑑定。這些數據用於測定和限定測試結果和結果範圍。使用TENSTAND數據集與結果集,可透過比對結果,快速、可靠地驗證測試軟體。位於倫敦的國家物理實驗室(NPL)可提供這些數據集與結果集。

  • 國家物理實驗室(NPL)是英國對應於德國國家計量學會Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)的機構。它規定了適用於物理和技術領域的國家標準。
  • 其職責包括確定基本和自然常數、表示、保存和轉移國際單位制 (SI) 的法定單位,並輔以 UKAS(英國認證服務)等法律監管部門的校正服務。

使用 TENSTAND 和 testXpert 實現可靠、可再現的測試結果

使用TENSTAND軟體驗證來確認測試結果。

  • 將 NPL 的 TENSTAND ASCII 原始數據上傳到testXpert III 測試軟體
  • 透過 testXpert 從這些原始數據中測定測試結果
  • 將結果與 TENSTAND 結果進行比對

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