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DIN EN 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。它標準化室溫下金屬或鋼的拉伸測試,並定義了機械特徵值。

名稱 類型 尺寸 下載

測試任務/測試方法描述

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,還可測定下降伏點、降伏點延伸量和最大應力處延伸量。

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高溫測試方法
  • 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:

金屬或金屬材料的拉伸測試主要基於 DIN EN ISO 6892-1ASTM E8 標準。這兩個標準都規定了試片形狀及其測試。標準的目標是以這樣的方式定義和建立測試方法,即使使用不同測試系統,要測定的特徵值仍可再現且正確。這也意味著標準規範解決了重要的影響因素,並且通常以這種方式來制定要求,以便為技術實現和創新留出足夠的餘地。

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https://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenze的金屬材料,拉伸強度(最大拉伸力)被定義為在上降伏點之後達到的最高力。 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點的值。

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量測量;而對於所有其他特徵,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/試片殘留物後進行手動應變量測。

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。

校正過程中,尤其是分類的結果和定義,在力量測量和延伸量測標準中進行了描述。後者對於在測試實踐中的應用極為重要。最大允許偏差和解析度可以透過校正測量系統的類別從屬關係推導得出,其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
  • 而對於延伸量測,則是指ASTM E83
  • 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 額外考量了與初始標距的比率。用於較小初始標距的延伸計必須滿足比用於較大初始標距的延伸計更高的測量要求。

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和ReL以及偏位降伏(Rp和Rt),除了準確的力和應變量測外,測試速度也很重要:

  • 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。
  • 有鑒於此,在國際試驗標準中引入了一種附加方法,用於調整正確的測試速度,在此速度下,要求保持特定的應變率及更加嚴格的公差。

自2009年以來,ISO和ASTM在其金屬拉伸測試標準中同樣採用了所謂的應變率控制,以提高測定降伏點和偏位降伏時的結果可靠性。

這兩個標準及與之相關的其他國家標準(如JIS Z2241和GB/T 228)都提出了兩種應變率控制的實施方式:

  • 首先,透過使用延伸計訊號進行自動控制(閉環)。
  • 其次,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提供的現代技術方案,自動將橫樑速度保持在標準規定的應變率公差範圍内。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,建議採用這種控制方法。

不同測試階段的測試速度範圍符合 ISO 6892-1 標準

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。

斷裂應變At只能用延伸計來測定,延伸計保留在試片上直至到達斷裂點,並測量試片的延伸率。

斷裂應變 A 通常為手動測量,而至今也使用延伸計測量。因此,對於自動測量,正確測定試片斷裂位置(斷裂點)非常重要。

自動分析應力-應變曲線的現代演算法可確保可靠地指定斷裂點並準確測定斷裂應變。沿試片的斷裂位置,或更具體地說為沿試片的平行長度,對於可靠和準確地測定斷裂應變也很重要。如果斷裂或失效點不在接觸式延伸計的標距範圍內,則無法正確測定頸縮過程中發生的塑性變形及失效點。現代評估演算法相對於延伸計的測量點估計故障點或斷裂點,並表示不可靠的斷裂應變值。

使用可記錄試片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。如果斷裂點在初始標距之外,根據 ISO 6892-1:2017 附錄 I,如果在測試過程中考慮並測量了適當數量的標距,則仍然可以測定斷裂應變。LaserXtens Array 和 videoXtens Array 為這項任務提供了一個可選配的解決方案。透過使用它們,可以在 100% 的試樣上自動可靠、準確地測定斷裂應變。

JIS Z2241 提供了斷裂點的分類。這通常是透過目視測試或單獨的非接觸式測量手動完成的。這兩種方法都需要人力和時間。使用現代光學非接觸式延伸計,這項任務會自動處理以進行拉伸測試:等級指示(取決於斷裂點 A、B 或 C)是測定和可記錄結果的一部分。

影片:

金屬拉伸測試符合標準 ISO 6892-1 方法 A1 和 A2

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testXpert III:

ISO 6892 和 ASTM E8 中的各種方法可在標準測試程序中選擇,而 testXpert III 測試軟體負責其餘工作。任何相關設置都能在 testXpert III 中方便預設。立即去嘗試吧!

金屬拉伸測試符合 ISO 6892 標準

根據 ISO 6892 標準對金屬進行的拉伸測試已更新,包括閉環應變控制。testXpert III 測試軟體也為此測試方法準備了標準測試程序。

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 III可靠的再現測試結果

使用TENSTAND軟體驗證來確認測試結果。

  • 將TENSTAND ASCII原始數據集從NPL加載到testXpert III中
  • 使用testXpert III從這些原始數據集測定測試結果
  • 將結果與 TENSTAND 結果進行比對

DIN EN ISO 6892-1:2017中的重大變動

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