Badanie pełzania / Badanie kruchego pękania
Próba pełzania znana również jako próba kruchego pękania, jest niszczącą metodą badania materiałów w celu określenia wytrzymałości długoterminowej i wytrzymałości materiału w wysokiej temperaturze. W próbie pełzania próbkę poddaje się działaniu podwyższonej temperatury przez dłuższy czas i obciąża stałą siłą rozciągającą lub naprężeniem rozciągającym. Rozróżnia się badania krótkoczasowe do ok. 10000 godzin i długoczasowe od ok. 10000 godzin.
Celem próby pełzania (próby kruchego pękania) jest przewidzenie trwałości użytkowej materiału w określonych warunkach pracy. ZwickRoell oferuje wysoce precyzyjne maszyny do badania pełzania umożliwiające przeprowadzanie badania pełzania zgodnie z różnymi wymaganiami norm.
Definicja "Pełzania" Wartości charakterystyczne Wytrzymałość czasowa 3 fazy próby pełzania Przegląd rodzajów badania Kształty prób Odpowiednie normy Maszyny wytrzymałościowe FAQ's
Co masz na myśli mówiąc pełzanie?
Pełzanie to termin używany do opisania odkształcenia plastycznego materiału w dłuższym okresie czasu. Nawet niewielkie obciążenia i podwyższone temperatury przez dłuższy okres czasu mogą doprowadzić do trwałego odkształcenia materiałów takich jak metal, ceramika, tworzywa sztuczne itp.
Następujące czynniki mają istotny wpływ na pełzanie:
- Zakres obciążenia,
- Wysokość temperatury i
- Czas obciążenia.
Jakie parametry wyznacza się w próbie pełzania (próbie kruchego pękania)?
- Czas do pęknięcia próbki (Czas zniszczenia)
- Trwałe wydłużenie
- Wydłużenie pęknięcia w czasie
- Przewężenie przy zerwaniu w czasie
- Limit czasu pełzania
- Limit czasu wydłużenia
- Moduł pełzania (stosunek naprężenia do wydłużenia w funkcji czasu obciążenia)
- Wytrzymałość czasowa
- Wydłużenie pełzające
- Naprężenie relaksacyjne
Czym jest wytrzymałość pełzania (Wytrzymałość kruchego pękania)?
Wytrzymałość na pełzanie pozwala na stwierdzenie trwałości materiału w określonych warunkach pracy. Wskazuje, jakie naprężenia mechaniczne powodują uszkodzenie materiału w stałej temperaturze przez pewien okres czasu. Jest to określane za pomocą prób pełzania i ma kluczowe znaczenie dla wykorzystania materiałów w różnych zastosowaniach. Komponenty lotnicze i części silnika mogą odkształcać się jedynie nieznacznie, nawet pod wysokimi obciążeniami i temperaturami. Gdy komponenty zostaną poddane wydłużeniu pełzającemu, nie wrócą już do swojego pierwotnego kształtu nawet po odciążeniu. Jeśli materiał jest poddawany zbyt dużym naprężeniom przez długi czas, pęknięcia mogą spowodować pęknięcie.
Trzy fazy próby pełzania
Próba pełzania jest podzielona na trzy obszary – obszary pełzania pierwotnego, wtórnego i trzeciorzędnego. Te krzywe pełzania dostarczają informacji o zachowaniu się pełzania w określonym czasie.
W pierwotnym obszarze pełzania wytrzymałość mechaniczna materiału wzrasta w wyniku odkształcenia plastycznego, a następnie szybkość pełzania maleje.
W miarę postępu wydłużenia i czasu trwania badania stopniowo następuje twardnienie i mięknięcie. Obszar ten charakteryzuje się stałą prędkością pełzania i nazywany jest wtórnym obszarem pełzania .
W trzeciorzędowym zakresie pełzania prędkość pełzania znacznie wzrasta na skutek uszkodzenia materiału i kończy się pęknięciem próbki. Trzeciorzędowy zakres pełzania zajmuje tylko krótki okres czasu w porównaniu z żywotnością materiału. Pełzanie wtórne odpowiada za większość całkowitego okresu użytkowania.
Przegląd typowych rodzajów badania
Badanie pełzania / Badanie kruchego pękania
Modelowanie wydłużeń
Badanie relaksacji
Badanie propagacji pęknięć
Próba zmęczenia pełzającego (CF)
Badanie progresji pęknięć zmęczeniowych pełzających (CFCG)
Badanie zmęczenia termomechanicznego (TMF)
Odpowiednie normy, dotyczące prób pełzania metalu
Wymagania i realizacja prób pełzania są określone w szeregu norm ISO i norm ASTM w branży metalowej i tworzyw sztucznych.
- ISO 204 Materiały metaliczne – Jednoosiowa próba pełzania pod obciążeniem rozciągającym
- ASTM E139 Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials
- EN 2002-005 Metody badawcze dla materiałów metalicznych - Część 005: Próby kruchego pękania i próby pełzania przy stałym naprężeniu rozciągającym
- ASTM E328 Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures
- ISO 15630-3 Steel for the reinforcement and prestressing of concrete - Test methods
- ASTM G129 Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking
- ASTM F519 Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments
- ASTM F1624 Standard Test Method for Measurement of Hydrogen Embrittlement Threshold in Steel by the Incremental Step Loading Technique
- ASTM E1457 Standard Test Method for Measurement of Creep Crack Growth Times in Metals
- ASTM E2760 Standard Test Method for Creep-Fatigue Crack Growth Testing
- ASTM E647 Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates
- ASTM E2714 Standard Test Method for Creep-Fatigue Testing
- ASTM E606 Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing
- ISO 12106 Metallic materials - Fatigue testing - Axial-strain-controlled method
- Validated Code-of-Practice for Strain-Controlled Thermo-Mechanical Fatigue Testing
- ISO 12111 Metallic materials - Fatigue testing - Strain-controlled thermomechanical fatigue testing method
- ASTM E2368 Standard Practice for Strain Controlled Thermomechanical Fatigue Testing
Odpowiednie normy, dotyczące prób pełzania tworzyw sztucznych
- ISO 899-1 Określenie właściwości pełzających - Część 1: Próba rozciągania przy pełzaniu
- ISO 899-2 Określenie właściwości pełzających - Część 2: Próba zginania pełzającego pod obciążeniem trzypunktowym
- ASTM D2990 Standard Test Methods for Tensile, Compressive and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics
- ISO 16770 Plastics - Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene - Full-notch creep test (FNCT)
- ISO 3384-1 Rubber, vulcanized or thermoplastic - Determination of stress relaxation in compression
Często zadawane pytania dotyczące próby pełzania / próby kruchego pękania
Próba pełzania znana również jako próba kruchego pękania , jest niszczącą metodą badania materiałów w celu określenia wytrzymałości długoczasowej i wytrzymałości materiału w wysokiej temperaturze. W próbie pełzania próbkę poddaje się działaniu podwyższonej temperatury przez dłuższy czas i obciąża stałą siłą rozciągającą lub naprężeniem rozciągającym.
Celem próby pełzania (próby kruchego pękania) jest przewidzenie trwałości użytkowej materiału w określonych warunkach pracy.
W próbie pełzania próbkę poddaje się działaniu podwyższonej temperatury przez dłuższy czas i obciąża stałą siłą rozciągającą lub naprężeniem rozciągającym. Rozróżnia się badania krótkoczasowe do ok. 10000 godzin i długoczasowe od ok. 10000 godzin.
Do tego służą maszyny wytrzymałościowe do badania pełzania. Osie badawcze są wyposażone w uchwyty mocujące do rozciągania, dzięki którym próbki do rozciągania mogą być zabezpieczone przed poślizgiem. W zależności od wymagań i badań dostępne są różne systemy grzewcze symulujące różne temperatury otoczenia.
Wymagania i realizacja prób pełzania są określone w szeregu norm ISO i norm ASTM w branży metalowej i tworzyw sztucznych.
Pełzanie to odkształcenie plastyczne materiału występujące w dłuższym okresie czasu. Nawet niskie obciążenia i wyższe temperatury przez długi okres czasu mogą prowadzić do trwałego odkształcenia materiału takiego jak metal, ceramika, plastik itp.
Istotne czynniki wpływające:
- Zakres obciążenia,
- Wysokość temperatury i
- Czas obciążenia.
