ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061: Zkoušení ocelových pramenců, lan
Zkušební normy ISO 15630-3, ASTM A416 a ASTM A1061 poskytují informace o způsobu zkoušení ocelových pramenců. Výrobci ocelových lan jsou povinni zkoušet své výrobky za statických a dynamických podmínek podle produktových norem. Tyto testy se často zadávají poskytovateli služeb, aby se ušetřily náklady na vybavení. Výrobci navíc značně podléhají kontrolám nezávislých institucí.
Statická tahová zkouška s měřením deformace je jednou ze základních zkoušek pro zajištění kvality. Proto ZwickRoell nabízí zkušební zařízení se standardním vybavením pro zkoušky tahem až do zatížení 600 kN. Vzhledem k tomu, že se ocelová lana pod napětím rozplétají, používá společnost ZwickRoell speciální vložky pro upnutí vzorků, které zabraňují předčasnému porušení na nežádoucích místech.
Při vysokocyklové únavové zkoušce musí ocelová lana vydržet dva miliony zkušebních cyklů při maximální frekvenci 20 Hz. Upínání zkušebních tyčí představuje v tomto případě zvláštní výzvu, protože může poměrně snadno dojít k porušení vzorku už při sevření.
Statická zkouška Dynamická zkouška Upínání vzorků Měření deformace Zkušební řešení Příručka o zkoušení kovových materiálů
Zkouška tahem ocelových pramenců podle ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061
Při statické zkoušce tahem podle norem ISO 15630-3, ASTM A416 nebo ASTM A1061 se ocelové lano napíná do přetržení. Ocelové pramence se skládají z několika drátů, které jsou vzájemně zkrouceny a při tahovém zatížení se snaží rozplétat. Při zkoušce tahem se měří síla a prodloužení vzorku. Protože předpjatá ocel je vysokopevnostní ocel, používají se především zkušební stroje pro vysoké zatížení.
Zkoušky tahem lze provádět na ocelových pramencích o průměru 3 až 20 mm. V závislosti na výrobku nebo zkušební normě může být měřená délka L0 například 500 mm nebo 610 mm. Celkové prodloužení může dosahovat hodnot až 20 %.
Lze také provádět zkoušku tahem s odklonem, např. podle normy EN ISO 15630-3. Pro tyto zkoušky je pohyblivý příčník zkušebního stroje vybaven průchozím otvorem.
Klíčové charakteristické hodnoty zkoušek tahem ocelových pramenců podle ISO 15630-3 a ASTM A416
- Mez kluzu jako smluvní mez kluzu (Rp0,2), která se obecně určuje jako napětí při plastickém prodloužení 0,2 %
- Prodloužení na mezi kluzu; přesněji prodloužení na mezi kluzu měřené průtahoměrem, protože jej lze určit pouze pomocí průtahoměru (Ae)
- Mez pevnosti v tahu (Rm)
- Plastické prodloužení na mezi pevnosti (Ag)
- Tažnost po přetržení (A), přičemž významnou roli hrají normativní specifikace týkající se měřené délky
Dynamické zkoušky předpjatých ocelových lan
Při vysokocyklové únavové zkoušce (např. podle ISO 15630-3, XP A 35-045-2011, FprEN 10138-3:2009) musí ocelová lana vydržet dva miliony zkušebních cyklů při maximální frekvenci 20 Hz.
Pokud dojde k porušení zkušebního tělesa blízko místa upnutí nebo přímo v čelistech, zkouška je neplatná a musí se opakovat. Protože únavová zkouška trvá několik dní, přispívají neplatné testy k vysokým nákladům. Předepjatá ocelová lana mají vysokou tuhost, jsou však zároveň velmi citlivá na vruby. Jejich uchycení do upínacích čelistí je proto výzvou. ZwickRoell vyvinul speciální úchyty vzorků pro ocelová lana, se kterými lze provádět vysokocyklové únavové zkoušky, aniž by bylo nutné používat speciálně připevněné upínací prvky.
Vysokocyklové únavové zkoušky se obvykle provádějí na servohydraulickém zkušebním stroji řady HA.
Upínání vzorků
Vzhledem k vysoké pevnosti jednotlivých ocelových drátů (až 2 000 MPa) a jejich hladkému povrchu je obzvláště důležité zajistit, aby se vzorek nepoškodil upnutím (například pyramidovým rastrem na vložkách čelistí). Proto jsou zapotřebí hydraulické, souběžně zavírané upínací čelisti s nastavitelným upínacím tlakem. Kromě toho by měla být geometrie čelistí navržena tak, aby bylo možné vzorek spolehlivě a rovnoměrně upnout a nedocházelo během zkoušky k prokluzování.
Aby nedošlo k porušení vzorku mimo měřenou délku L0, je důležitá také kvalita samotného materiálu pramence. Za spolehlivý výsledek zkoušky lze považovat pouze přetržení vzorku v měřené délce. Poškozený povrch vzorku nebo silně nehomogenní pevnost v tahu jednotlivých drátů často vedou k přetržení vzorku mimo L0 v blízkosti čelistí.
Upnutí vzorku při vysokocyklové únavové zkoušce ocelových pramenců podle normy ISO 15630-3 představuje zvláštní výzvu, protože při upnutí může poměrně snadno dojít k porušení. Upínací síla způsobuje, že se k dynamickému zkušebnímu zatížení v oblasti upnutí přidává zatížení, které může vést k předčasnému porušení vzorku. Konce klasických tahových vzorků z pevného materiálu mají často větší průřezy, aby se zajistilo, že se vzorek poruší mimo upnuté části, mimo upínací čelisti. U lana či pramenců drátů to není vůbec jednoduché. Pro získání správných výsledků zkoušek je nutná náročnější příprava vzorků, například zatavení konců.
ZwickRoell vyvinul speciální úchyt vzorků pro ocelová lana, aniž by bylo nutné používat speciálně připevněné upínací prvky. Toto řešení podstatně snižuje nároky na manipulaci, čas a náklady uživatelů.
Upínací čelisti mají hydromechanický a čistě mechanický systém upínání. Ten se skládá z kuželového pouzdra, do něhož jsou oba konce pramence vloženy spolu s protikusem a upnuty. Tímto způsobem dochází k působení nejvyšší upínací síly. Zbývající část, která je ještě potřebná pro udržení vzorku, se přidá klasickým hydromechanickým sevřením pomocí čelistí. Kombinace těchto dvou principů upnutí vzorku umožňuje působit silou tak, že jsou vyloučena porušení při sevření a ocelová lana lze zkoušet bez předchozí úpravy.
Upínací čelisti vzorků jsou velmi flexibilní a lze je použít pro širokou škálu aplikací. Plynule nastavitelný hydraulický tlak sevření lze snadno měnit od zkoušky ke zkoušce odpovídající regulací tlaku oleje.
Měření deformace
Pokud dojde k přetržení ocelového pramence, často to vede k vymrštění jednotlivých drátů, což může způsobit poškození kontaktního průtahoměru. ZwickRoell proto sází na optické průtahoměry pro bezpečné, spolehlivé a přesné měření pružných materiálů s velkou tažností.
Díky zornému poli 680 mm a rozlišení 0,6 µm umožňuje průtahoměr videoXtens 6-680 provádět přesná měření deformace, a to i v případě velkých měřených délek, tedy zkoušek tahem ocelových lan. Vlastnosti v kostce:
- Měření meze kluzu podle ASTM A1061
- V místě porušení nedochází k poškození průtahoměru díky bezdotykovému měření
- Automatické vyhodnocení tažnosti
- Díky spojení s pohyblivým příčníkem jsou značky měřené délky vždy automaticky udržovány ve středu zorného pole a rozsah měření je optimálně využit
Mezi další výhody tohoto průtahoměru patří automatická detekce měřicích značek na vzorku, počáteční měřené délky a přenos všech dat do zkušebního softwaru testXpert.
Co je předpjatá ocel?
Předpjatá ocel je vysokopevnostní ocel, která se používá především v konstrukcích z předpjatého betonu. Použití předpjaté oceli umožňuje výrazně zvýšit vlastnosti betonových dílů pro statické a dynamické zatížení.
Předpjatá ocel se vyrábí z dlouhého polotovaru a její povrchový tvar se liší podle výrobní normy. Například jednotlivý drát je navržen podle normy výrobce EN 10138-1, zatímco pramenec drátů může být navržen podle EN 10138-3. Jednotlivé dráty mají hodnoty pevnosti až 2 000 MPa a kruhový profil. Vyrábějí se také lichoběžníkové průřezy, které se pak označují jako kompaktní pramence.
Pod obecným názvem předpjatá ocel se skrývají tři formy, které závisí na normě výrobku.
- Ocelové tyče (průměr 15 až 36 mm)
- Dráty (průměr 5 až 16 mm)
- Ocelové pramence spletené ze 3, 7 nebo více jednotlivých drátů (pramenec ze tří drátů: 5,2 až 7,5 mm pramenec ze sedmi drátů: 7 až 18 mm)
Tyto různé formy kladou vysoké nároky na zkoušení materiálů, a proto existuje celá řada zkušebních norem (např. ISO, ASTM atd.), které se využívají pro zajištění požadovaného standardu kontroly kvality.
Poznejte výhody špičkového softwaru pro oblast zkoušení materiálů
Zkušební software testXpert ZwickRoell jinými slovy znamená:
- Snadná obsluha: Začněte hned zkoušet a staňte se jednoduše expertem při zachování maximální bezpečnosti.
- Spolehlivé a efektivní zkoušení: Poznejte výhody spolehlivých výsledků zkoušek a maximální efektivity práce.
- Flexibilní integrace: testXpert znamená optimální řešení pro všechny vaše aplikace a procesy – jednoduše řečeno: pro vaši efektivnější práci
- Koncepce budoucnosti: Zkušební software pro celý životní cyklus zkušebního stroje připravený pro vaše budoucí testovací úlohy.
