ASTM E8 | ASTM E8M – technická norma pro zkoušku tahem kovových materiálů
Norma ASTM E8 / ASTM E8M popisuje jednoosé tahové zkoušky kovů při pokojové teplotě a stanovení charakteristických hodnot, jako je pevnost v tahu, mez kluzu, smluvní mez kluzu, tažnost, deformace při porušení a zúžení.
Na základě těchto hodnot lze předpovědět pevnost a houževnatost materiálu.
ASTM E8 vs. ASTM E8M Vzorky a rozměry Video / Průběh zkoušky Zkušební rychlosti a řízení Řízená deformační rychlost Zkušební systémy Další související normy Časté dotazy
Rozdíly mezi ASTM E8 a ASTM E8M
Přesně řečeno, tato norma ASTM zahrnuje dvě normy, a proto je třeba rozlišovat mezi normou ASTM E8 a ASTM E8M. Zatímco norma ASTM E8 používá jednotky měření veličin v palcích a librách, norma ASTM E8M uvádí veličiny v jednotkách SI. To vede k tomu, že charakteristické hodnoty určené v jedné soustavě jednotek nejsou přesně shodné s hodnotami určenými v jiné soustavě jednotek. V praxi to však obvykle nepředstavuje problém, protože při určování a porovnávání charakteristických hodnot se většinou používá stejná soustava.
V této souvislosti je však důležité poznamenat, že počáteční měřená délka pro určení deformací se v normě ASTM E8 vztahuje na 4D neboli čtyřnásobek průměru kruhových vzorků, zatímco v normě ASTM E8M na 5D neboli pětinásobek průměru. Záměna nebo nedodržení tohoto rozdílu vede zpravidla k hodnotám charakteristik, které již nejsou srovnatelné.
Normy ASTM E8 a ASTM E8M se podrobně zabývají zkušebním strojem a typem upínacích čelistí vzorků a poskytují pokyny pro jejich správné použití.
ASTM E8: zkušební vzorky a rozměry
Je nutné zajistit, aby při výrobě vzorků neovlivnil proces obrábění a následná příprava vzorků materiál, což by následně mělo vliv na výsledky tahové zkoušky.
Zkušební tělesa pro zkoušky tahem mohou mít celou řadu různých tvarů. ASTM E8 / ASTM E8M uvádí standardní ploché vzorky pro plechy a tenké plechy, trubky, pro speciální upínání a standardní kruhové vzorky i ostatní kovové výrobky a specifikuje odpovídající počáteční měrné délky, ke kterým se vztahují všechny deformační charakteristiky. Až na několik výjimek jsou uvedeny všechny rozměry, které jsou potřebné pro výrobu vzorku, nebo minimální rozměry.
Tvar vzorků i postup jejich opracování jsou definovány ve zkušební normě ASTM E8. Zkušební tělesa musí být připravena tak, aby nedošlo k ovlivnění vlastností materiálu. Všechny části, které byly při výrobě vzorků zpevněny řezáním nebo vysekáváním, musí být – pokud by ovlivnily vlastnosti materiálu – dále obrobeny.
Výrobky s konstantním průřezem (profily, tyče, dráty atd.) a lité vzorky (např. litina, slitiny neželezných kovů) lze zkoušet bez opracování. Preferované tvary zkušebních tyčí podle normy ASTM E8 jsou ploché a válcové vzorky (s hlavami).
ASTM E8: Rychlosti zkoušky a způsoby řízení
Zvláštní důraz je kladen na rychlost zkoušky. ASTM E8 a ASTM E8M uvádějí pět různých způsobů specifikace zkušebních rychlostí. Označují se jako:
- (a) Deformační rychlost vzorku,
- (b) Rychlost zatěžování vzorku,
- (c) Rychlost posuvu příčníku,
- (d) Doba provedení části nebo celé zkoušky
- (e) Volná rychlost posuvu příčníku zkušebního stroje (rychlost pohybu bez zatížení stroje).
Pro stanovení hodnot jako mez kluzu, prodloužení na mezi kluzu a smluvní mez kluzu, obecně všech charakteristických hodnot souvisejících se změnou chování materiálu z pružného na plastické, je důležité definovat vhodnou regulaci zkušební rychlosti. Protože v případě kovových materiálů mohou být tyto charakteristické hodnoty výrazně závislé na skutečných zkušebních rychlostech, musí být udržovány ve stanovených tolerancích. ASTM E8 a ASTM E8M uvádějí tři způsoby řízení zkoušky. Označují se jako metody A, B a C.
Všechny parametry pro tři níže popsané metody musí být dodrženy, pokud normy na výrobky nebo normy pro speciální aplikace nestanoví jinak.
Pokud byla vyhodnocena mez kluzu nebo smluvní mez kluzu (nebo nemusí být stanovena) a očekává se prodloužení vzorku o více než 5 %, lze rychlost zkoušky zvýšit na 0,05 až 0,5 in./in./min (nebo mm/mm/min*)). Tato specifikace se vztahuje buď na počáteční měřenou délku průtahoměru, nebo na počáteční paralelní délku vzorku. Zkušební rychlost se proto udává jako rychlost deformace. Při této zkušební rychlosti se pak určí všechny ostatní charakteristické hodnoty pro zkoušku tahem podle norem ASTM E8 / ASTM E8M.
Srovnání zkušebních metod řízení rychlosti podle normy ASTM E8
Metoda řízení B:
Doporučovaná metoda | Metoda řízení C:
| Metoda řízení A:
|
|
|
|
|
|
|
Metoda A: napěťová rychlost
Metoda A je založena na nárůstu tahového napětí při zatěžování.
- V lineárně pružné oblasti zkoušky tahem, tedy na jejím samotném začátku, musí napěťová rychlost ležet v rozmezí 1,15 až 11,5 MPa/s (to odpovídá 10 000 až 100 000 psi/min).
- V normách ASTM E8 a ASTM E8M je však jasně uvedeno, že tyto specifikace a metoda neznamenají, že by nárůst napětí měl být udržován konstantní až do počátku přechodu do plastické deformace, nebo že lze použít řízený nárůst síly mimo lineárně pružnou oblast.
Metoda C: rychlost posuvu příčníku
Metoda C je založena na konstantní rychlosti posuvu příčníku.
- Rychlost příčníku se nastaví a udržuje konstantní tak, aby prodloužení počáteční rovnoběžné délky dosahovalo 0,015 ±0,003 in.in./min nebo mm/mm/min.
- Tato metoda se doporučuje, pokud se materiál nedeformuje spojitě.
Metoda B: řízená deformační rychlost v uzavřené smyčce
Metoda B je založena na řízení rychlosti deformace zkušební tyče v průběhu zatěžování.
- Zkušební systém udržuje a reguluje v uzavřené smyčce konstantní rychlost deformace pomocí průtahoměru, který nepřetržitě měří deformaci, a ta se využívá k výpočtu přesné deformační rychlosti.
- Norma definuje deformační rychlost 0,015 ±0,006 in./in./min nebo mm/mm/min, tedy rychlost deformace s tolerancí 40 %.
Deformační rychlost je díky softwaru testXpert vždy dokumentována.
- Červená čára (1) znázorňuje oblast tolerancí definovaných normou ASTM E8 (40 % nastavené rychlosti).
- Zelená přerušovaná čára představuje užší toleranční rozsah 5 %, což je referenční hodnota používaná zkušebními systémy ZwickRoell pro bezpečnou rezervu i v případě nepředvídaných událostí. Správná regulace deformační rychlosti se vyznačuje nízkým vstupním kolísáním (2) a stabilním řízením rychlosti (3). Důležitý požadavek pro adaptivní regulátor.
Proč se doporučuje řízená deformační rychlost v uzavřené smyčce?
Řízená deformační rychlost zvyšuje spolehlivost výsledků zkoušek a zajišťuje reprodukovatelnost. Napěťové a deformační charakteristické hodnoty kovových materiálů jsou do značné míry závislé na rychlosti deformace. Obecně platí, že vyšší rychlost deformace vede k vyšším hodnotám pevnostních charakteristik. Tato závislost na rychlosti deformace se týká také slitin a dalších vlastností výrobků.
Značné výhody přináší řízení deformační rychlosti v uzavřené smyčce adaptivním regulátorem, který automaticky udržuje správnou rychlost deformace:
- Úspora času: systém automaticky nastaví správnou deformační rychlost bez zásahu uživatele.
- Jednoduše spolehlivé: tím se eliminují chyby při nastavování parametrů.
- Přesnost: adaptivní regulátor předchází překročení deformačních rychlostí a udržuje je konstantní v tolerančním rozsahu i v případě nepředvídaných událostí.
Tato metoda vyžaduje zkušební systém vybavený odpovídající řídicí technikou. Výrazně však zjednodušuje operace při zkoušení.
ASTM E8 se zkušebním softwarem testXpert – efektivní a spolehlivé zkoušení
S testXpert zvýšíte efektivnost zkoušek podle ASTM E8. S tímto softwarem získáte spolehlivé výsledky zkoušek, které jsou základem pro rozhodnutí, za nimž můžete stát.
- Bez ohledu na zvolenou metodu jsou ve zkušebním programu zahrnuty a dodrženy všechny parametry specifikované normou ASTM E8. Stoprocentně. V předem definovaném nastavení okamžitě vidíte skutečnou deformační rychlost a její tolerance stanovené normou.
- Neztrácejte zbytečně čas přípravnými testy a ručními výpočty deformačních rychlostí podle normy ASTM E8. testXpert přebírá automatické nastavení všech řídicích parametrů. Cílové pozice a hodnoty deformace jsou dosaženy s naprostou přesností. Změny chování zkušebních těles jsou kompenzovány on-line.
- testXpert zaručuje opakovatelné výsledky zkoušek díky identickým zkušebním podmínkám na základě předem definované konfigurace stroje.
- Reprodukovatelné výsledky zkoušek pomáhá zajistit omezení vlivu obsluhy na minimum, například díky funkci správa uživatelů.
Často kladené dotazy k normě ASTM E8
Norma ASTM E8 / ASTM E8M popisuje jednoosé tahové zkoušky kovů při pokojové teplotě a stanovení charakteristických hodnot, jako je pevnost v tahu, mez kluzu, smluvní mez kluzu, mez pevnosti v tahu, tažnost a zúžení. Na základě těchto hodnot lze předpovědět pevnost a houževnatost materiálu.
Zatímco norma ASTM E8 používá jednotky měření veličin v palcích a librách, norma ASTM E8M uvádí veličiny v jednotkách SI. Z tohoto důvodu nejsou charakteristické hodnoty určené v jedné soustavě jednotek přesně shodné s hodnotami určenými v jiné soustavě jednotek. Počáteční měřená délka pro určení deformací se v normě ASTM E8 vztahuje na 4D neboli čtyřnásobek průměru kruhových vzorků, zatímco v normě ASTM E8M na 5D neboli pětinásobek průměru. Záměna nebo nedodržení tohoto rozdílu vede zpravidla k hodnotám charakteristik, které již nejsou srovnatelné.
Norma ASTM E8 / ASTM E8M popisuje jednoosé tahové zkoušky kovů při pokojové teplotě a stanovení charakteristických hodnot, jako je pevnost v tahu, mez kluzu, smluvní mez kluzu, mez pevnosti v tahu, tažnost a zúžení. Na základě těchto hodnot lze předpovědět pevnost a houževnatost materiálu.
Další běžné normy používané ke zkoušení pevnosti v tahu jsou ASTM D638 pro plasty, ASTM D412 pro pryž či elastomery a ASTM D3039 pro kompozity vyztužené vlákny.