ISO 6892-1 Trektest op metaal bij kamertemperatuur
De norm DIN EN ISO 6892-1 voor trektests op metaal standaardiseert trektests op metaal of staal bij kamertemperatuur en definieert de mechanische karakteristieke eigenschappen.
Doel & toepassingen ISO 6892 per temperatuurbereik Karakteristieke waarden Video / uitvoeren van de test Meting van kracht en verlenging Testsnelheid Reksturing Testsoftware Testsystemen
Doel en toepassingen van de norm ISO 6892-1
De trektest is de belangrijkste en meest frequent gebruikte mechanisch-technologische test ter wereld, die de sterkte en rekeigenschappen bepaalt van metalen, van cruciaal belang bij het ontwerp en de bouw van componenten, gebouwen, machines, voertuigen en gebouwen.
De testopgave is het betrouwbaar en reproduceerbaar bepalen van karakterstieke materiaalwaarden om internationaal te kunnen vergelijken.
De uniaxiale trektest wordt gebruikt voor het bepalen van de karakteristieke waarden voor de vloeigrens of rekgrens, treksterkte en de rek bij breuk. Daarnaast worden ook de onderste vloeigrens, de vloeirek en de maximale kracht bepaald.
Trektest op metaal volgens ISO 6892 - onderscheid gebaseerd op temperatuurbereik
Voor de trektest op metaal onderscheidt de norm vier temperatuurgebieden waarin trektests worden uitgevoerd: kamertemperatuur, verhoogde temperatuur, lage temperatuur en de temperatuur van vloeibaar helium. De verschillende temperatuurgebieden en het vloeibaar helium stellen zeer bijzondere eisen aan de testsystemen en de testmethode, inclusief de samplevoorbereiding. Daarom is de internationale ISO norm onderverdeeld in vier verschillende delen, elk voor één van de hierboven vermelde temperatuurgebieden:
- ISO 6892-1 testmethode bij kamertemperatuur
- ISO 6892-2 Testmethode bij verhoogde temperatuur
- ISO 6892-3 testmethode bij verlaagde temperatuur
- ISO 6892-4 testmethode in vloeibaar helium
Naast deze internationaal erkende ISO normen, worden ook nationale normen zoals de Amerikaanse ASTM norm, de Europese EN norm, de Japanse JIS norm en de Chinese GB/T norm internationaal toegepast. Voor gespecialiseerde sectoren, bv. lucht- en ruimtevaart, zijn bijkomende specifieke normen van toepassing of nodig.
DIN EN ISO 6892-1: Belangrijke karakteristieke waarden
De trektest op metaal is hoofdzakelijk gebaseerd op de normen DIN EN ISO 6892-1 en ASTM E8. Beide normen leggen samplevorm en de manier van testen vast. Het doel van de normen is de testmethode zo te definiëren en vast te leggen dat, zelfs wanneer verschillende testsystemen worden gebruikt, de karakteristieke waarden reproduceerbaar en correct blijven. Dit betekent ook dat de eisen uit de norm belangrijke invloeden behandelen en over het algemeen vereisten formuleren op een manier zodat er genoeg ruimte is voor technische vooruitgang en innovatie.
Belangrijke karakteristieke waarden uit de trektest op metaal volgens ISO 6892-1 zijn onder andere:
- De vloeigrens; of beter de bovenste en onderste vloeigrens (ReH en ReL)
- De proportionele rek; over het algemeen bepaald als rekgrens bij 0.2 % plastische rek (Rp0.2).
- De vloeirek: nauwkeurigere bepaling van de rekgrens met een extensometer, aangezien deze enkel gemeten kan worden met een extensometer (Ae)
- De treksterkte (Rm)
- De uniforme rek (Ag)
- De rek bij breuk (A), waarbij de normatieve specificatie over de meetlengte bijzonder belangrijk is
De treksterkte bij verschillende hardingsniveaus
Voor metalen met een uitgesproken vloeigrens wordt de treksterkte (maximale trekkracht) gedefinieerd als de hoogste gemeten kracht voorbij de bovenste vloeigrens. De maximale trekkracht voorbij de vloeigrens kan ook onder de vloeigrens liggen bij matig koudverstevigde materialen, daarom is de treksterkte in dit geval lager dan de waarde van de bovenste vloeigrens.
De afbeelding toont een spanning/rekcurve met een hoge koudversteviging (1) en met een zeer lage koudversteviging (2) na de vloeigrens.
Voor kunststoffen met een vloeigrens en daaropvolgende spanning daarentegen komt de treksterkte overeen met de spanning bij de bovenste vloeigrens.
Vloeigrens (ReH en ReL), rekgrens (Rp en Rt) en treksterkte (Rm)
Voor de bepaling van de rekgrens en de treksterkte is slechts een precieze krachtmeting nodig, terwijl het voor alle andere karakteristieken nodig is een (automatische) rekmeting met een extensometer uit te voeren tijdens de test, of een manuele rekmeting na het verwijderen van het sample.
Rek bij breuk A of At
De rek bij breuk A of At is een maat voor de ductiliteit en voor de vloeieigenschappen van een materiaal.
Moderne algoritmen, die automatisch de spanning/rekcurve analyseren, verzekeren een betrouwbare bepaling van het breukpunt en dus nauwkeurige bepaling van de rek bij breuk. De breukpositie op het sample, meerbepaald in de parallelle lengte van het sample, is ook belangrijk bij de betrouwbare en nauwkeurige bepaling van de rek bij breuk. Als de breuk zich niet binnen de meetlengte van een contacterende extensometer bevindt, kunnen de plastische vervormingen die optreden ter hoogte van de insnoering en de breuk niet correct bepaald worden. Moderne evaluatie-algoritmen maken een inschatting van de breuklocatie ten opzichte van de meetpunten van de extensometer en maken nota van een onbetrouwbare waarde voor de rek bij breuk.
Met een optische, contactloze extensometer, die de volledige parallelle lengte van het sample registreert, kan de breuklocatie geregistreerd worden. Als de breuk optreedt buiten de initiële meetlengte, kan de rek bij breuk volgens ISO 6892-1:2017 Appendix I toch bepaald worden als een gepast aantal markeringen werd aangebracht en gemeten tijdens de test. De laserXtens Array en de videoXtens Array bieden een optionele oplossing voor deze taak. Met deze oplossingen kan de rek bij breuk automatisch bepaald worden op 100% van de samples.
De JIS Z2241 voorziet een classificatie van het breukpunt. Deze wordt normaal gezien manueel bepaald met een visuele test of met een afzonderlijke contactloze meting. Beide methoden vereisen personeel en tijd. Met moderne optische contactloze extensometers wordt deze taak automatisch uitgevoerd voor trektests: indicatie van de klasse (afhankelijk van het breukpunt A, B of C) maakt dan deel uit van de bepaalde en geregistreerde resultaten.
Video: Uitvoeren van een test, trektest op metaal volgens ISO 6892-1
Uitvoering van een trektest volgens ISO 6892-1 Methode A1 en A2 met een testmachine voor trektests en een makroXtens rekmeter
Vereisten aan de test of de testuitrusting
Bij het bepalen van de karakteristieke waarden gedefinieerd in ISO 6892-1 spelen een precieze krachtmeting en meting van de verlenging van het sample onder invloed van deze kracht (rekmeting) een belangrijke rol. Even belangrijk is de testsnelheid die beschreven wordt in de norm met twee verschillende methoden: Er wordt onderscheid gemaakt tussen Methode B (via een verhoging van de spanning) en Methode A (via de reksnelheid). Methode A, meer specifiek Methode A1 via automatische reksnelheidssturing via het extensometersignaal (gesloten regelkring) is de makkelijkste en meest precieze methode. ZwickRoell testapparatuur is ontworpen voor en gespecialiseerd in deze doelstelling.
Vereisten voor krachtmeting en meting van de verlenging
De belangrijkste en duidelijkst omschreven vereisten gaan over de krachtmeting en de meting van de verlenging van het sample onder invloed van de kracht.
- Voor de krachtmeting verwijst de ISO 6892 reeks naar ISO 7500-1 over de , kalibratie en verificatie van krachtmeetsystemen voor trek- en druktestmachines, meerbepaald is een Klasse 1 noodzakelijk.
- Voor de meting van de verlenging verwijst de ISO 6892 normenreeks naar ISO 9513 over de kalibratie van rekmeetsystemen voor gebruik in uniaxiale tests, en is een Klasse 1 nodig voor de bepaling van de proportionele rek of een Klasse 2 voor andere karakteristieke waarden (met verlengingen groter dan 5%).
Het kalibratieproces, en in het bijzonder de resultaten en definities van de klassen, worden beschreven in de normen voor kracht- en verlengingsmeting. De laatste is cruciaal voor toepassingen in de praktijk. De maximaal toegestane afwijkingen en resoluties kunnen afgeleid worden uit de klassetoekenning van het gekalibreerde meetsysteem dat gebruikt wordt voor de bepaling van de meetonzekerheid van het meetsysteem.
- Voor de krachtmeting verwijst de norm ASTM E8 naar ASTM E74,
- en voor de meting van de doorbuiging naar ASTM E83.
- De internationaal toegepaste normen zijn soms anders in de structuur van hun inhoud, maar op vlak van definities en vereisten stemmen ze overeen zodat de relevante karakteristieke waarden uit de trektest niet significant van elkaar afwijken.
Eén uitzondering van belang is de evaluatie, en daarmee de classificatie van de rekmeters. Terwijl ISO 9513 het heeft over de afwijking ten opzichte van de ingestelde waarde, vermeldt ASTM E83 daarnaast de verhouding met de initiële meetlengte. Een extensometer die bedoeld is voor kleine initiële meetlengten, moet nauwkeuriger meten dan een extensometer voor grotere initiële meetlengten.
Karakteristieke waarden waarvoor een extensometer van ten minste Klasse 1 volgens ISO 9513 nodig is voor trektests op metaal, zijn:
- Initiële stijging van de spanning/rekcurve mE
- Rekgrenzen Rp en Rt
Karakteristieke waarden waarvoor een extensometer van ten minste Klasse 2 volgens ISO 9513 nodig is voor trektests op metaal, zijn:
- Vloeirek Ae
- Uniforme rek Ag en Agt, maar ook
- Plateaugebied e rond de treksterkte Rm of maximale trekkracht Fm
- Rek bij breuk A en At
Invloed van de testsnelheid op de vloeigrens (ReH en ReL) en rekgrenzen (Rp en Rt)
Op de correcte bepaling van de vloeigrens (ReH en ReL) en de rekgrenzen (R en R), heeft naast een nauwkeurige kracht- en rekmeting, ook de testsnelheid een belangrijke invloed. De norm maakt onderscheid tussen twee methoden voor het instellen van de testsnelheid: bij methode B wordt deze gestuurd door de spanningstoename, in methode A door de reksnelheid. Methode A, waar rekening gehouden wordt met de reksnelheden, wordt aanbevolen om de volgende redenen:
- De karakteristieke waarden van metalen veranderen wanneer de reksnelheid waarmee de test wordt uitgevoerd, verandert.
- Als vuistregel resulteren hogere reksnelheden in hogere sterktewaarden.
- Afhankelijk van de legering en de productkwaliteit van het metaal, kan de afhankelijkheid van de reksnelheid zeer uitgesproken zijn, en kan het materiaal zelfs buiten de specificatiegrenzen vallen voor de kwaliteit in kwestie.
| Testsnelheden in ISO 6892-1 |
|---|
| Methode A1: Reksturing met gesloten regelkring | Methode A2: Reksturing met open regelkring | Methode B: spanningssnelheid |
| Extensometer vereist | Extensometer vereist | Geen extensometer vereist |
| Geen pre-tests/instelwerk vereist (adaptieve sturing) | Pre-tests & instelwerk vereist (bepaling van de stijfheid van het testsysteem en het sample) | Pre-tests & instelwerk vereist (bepaling van de stijfheid van het testsysteem en het sample) |
Reksturing met gesloten regelkring is de makkelijkste en meest nauwkeurige methode
Reksturing verbetert de betrouwbaarheid van de testresultaten aanzienlijk voor de bepaling van de vloeisterkte en rekgrenzen van een materiaal. ISO 6892-1 vermeldt twee methoden voor de implementatie van sturing op basis van rek:
- Methode A1 - automatische reksturing op basis van het extensometersignaal (gesloten regelkring)
- Methode A2 - manuele regeling door selectie van een traversesnelheid waarbij de reksnelheid voor het bepalen van de karakteristieke waarden klopt (open regelkring)
De eerste methode maakt gebruik van de moderne technische eigenschappen van aandrijvingen - bij voorkeur een adaptieve regelaar - om automatisch de traversesnelheid aan te passen aan de door de norm vooropgestelde reksnelheid. Hiervoor is een testsysteem met deze regelmodus nodig, maar vergemakkelijkt het uitvoeren van de test en voorkomt fouten bij het instellen van de traversesnelheid. Daarom wordt deze sturingsmethode aanbevolen.
Met testXpert is de reksnelheid altijd traceerbaar. De rode lijn (1) toont de in ISO 6892-1 gedefinieerde tolerantieband (20% van de ingestelde snelheid). De groene stippellijn toont de nauwere tolerantieband van 5% die door ZwickRoell testsystemen als maatstaf gebruikt wordt om veilig te zijn in geval van onvoorziene gebeurtenissen.
Een goede reksnelheidssturing wordt gekarakteriseerd door (2) lage fluctuaties en (3) stabiele snelheidssturing. Een belangrijke vereiste hiervoor is een adaptieve regelaar.
Hoe werkt reksnelheidssturing met gesloten regelkring in een testsysteem?
Voor precieze regeling van de reksnelheden regelt onze testControl II sturing de snelheid van de testmachine op basis van de meetwaarden van de extensometer. De stuurparameters van de testmachine worden automatisch berekend en adaptief in real-time aangepast. Dit proces heet een gesloten regelkring met adaptieve sturing en gebeurt in ZwickRoell testmachines aan 1 kHz. Zo voldoen we makkelijk aan de vereisten van de norm voor overeenstemming met de reksnelheid.
Alles gebeurt automatisch, is zeer ongecompliceerd en bespaart de operator een hoop tijd bij het produceren van betrouwbare resultaten met lage spreiding.
ISO 6892-1 met testXpert testsoftware - efficiënt en betrouwbaar testen
Met testXpert verhoogt u de efficiëntie voor tests volgens ISO 6892-1. testXpert levert betrouwbare testresultaten, de basis waarop u kan rekenen voor het maken van beslissingen.
- Voor om het even welke gekozen methode, bevat het testprogramma alle parameters vastgelegd door ISO 6892-1, 100% normconform. In een voorgeconfigureerde layout ziet u de ware optredende rek binnen de toleranties uit de norm.
- Verlies geen tijd met pretests en manuele berekeningen voor de reksnelheden volgens ISO 6892-1. testXpert stelt alle sturingsparameters automatisch in.. Doelposities en rekwaarden worden uiterst nauwkeurig aangestuurd. Veranderingen in de eigenschappen van het sample worden online gecompenseerd.
- testXpert verzekert herhaalbare testresultaten met identieke testomstandigheden via de vooraf ingestelde machineconfiguratie.
- Voor reproduceerbare resultaten wordt de invloed van de operator tot een minimum beperkt, bijvoorbeeld via ons gebruikersbeheer.
TENSTAND software validatie
100% betrouwbare testresultaten met validatie volgens ISO 6892-1/TENSTAND.
De testresultaten die bepaald worden met de software volgens norm ISO 6892-1 kunnen geverifieerd en gevalideerd worden ten opzichte van een internationaal gecoördineerde dataset met bijhorende testresultaten. In een Europees onderzoeksproject met het acroniem TENSTAND werden ruwe meetgegevens gegenereerd en gekwalificeerd uit tests op metalen. De gegevens werden gebruikt voor het bepalen en kwalificeren van testresultaten en toleranties. Met de TENSTAND gegevenssets en resultatensets kan testsoftware snel en betrouwbaar geverifieerd worden door vergelijking van de resultaten. Het National Physical Laboratory (NPL) in London beschikt over deze gegevens en de sets resultaten.
- Het National Physical Laboratory (NPL) is de Britse tegenhanger van het Duitse nationale instituut voor metrologie Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Het definieert de nationale normen die van toepassing zijn in de fysica en technologie.
- Hun verantwoordelijkheden zijn onder andere het bepalen van fundamentele en natuurlijke grootheden, representatie, bewaring en transfer van wettelijk eenheden van het International System of Units (SI), naast diensten zoals UKAS (United Kingdom Accreditation Service) kalibratielabo voor de gereguleerde sectoren.
Betrouwbare en reproduceerbare resultaten met TENSTAND en testXpert
Verifieer uw testresultaten met TENSTAND softwarevalidatie
- Laad TENSTAND ASCII ruwe datasets van het NPL in de testXpert III testsoftware
- Bepaal met testXpert testresultaten voor deze ruwe datasets
- Vergelijk de resultaten met de TENSTAND resultaten
