DIN EN ISO 6892-2 Badanie na rozciąganie metalu - Metody badawcze w podwyższonej temperaturze
Próba rozciągania zgodnie z normą ISO 6892-2 polega na rozciąganiu podgrzanej próbki pod jednoosiowym obciążeniem rozciągającym w celu określenia wartości charakterystycznych dla granic wydłużenia, wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia przy zerwaniu etc. Próbę rozciągania przeprowadza się w temperaturze wyższej niż 35°C.
Norma DIN EN ISO 6892-2:2018 definiuje badanie na rozciąganie materiałów metalicznym w podwyższonej temperaturze.
Zadanie badawcze Wartości charakterystyczne Prędkośc badawcza Temperatura Pomiar wydłużenia Wymagania, dotyczące próby Nowa norma Odpowiednie produkty do badania na rozciąganie w wysokich temperaturach
Zadanie badawcze w szczegółach
Zadaniem badania jest bezpieczne i powtarzalne określenie charakterystyki próby rozciągania w podwyższonych temperaturach oraz osiągnięcie międzynarodowej porównywalności. Dwie metody dotyczące prędkości badawczej opisano w ISO 6892-2. Pierwsza, metoda A, opiera się na szybkościach wydłużenia z wąskimi tolerancjami (±20%), a druga, metoda B, opiera się na konwencjonalnych zakresach i tolerancjach szybkości wydłużenia. Metoda A – w przypadku określenia wartości charakterystycznych zależnych od szybkości wydłużenia – jest odpowiednia do minimalizacji zależności od prędkości i minimalizacji niepewności pomiaru wyników badań.
Wpływ prędkości na właściwości mechaniczne określone za pomocą próby rozciągania jest na ogół większy w temperaturach podwyższonych niż w temperaturze pokojowej. ISO 6892-2 zaleca stosowanie wolniejszego rozciągania niż w temperaturze pokojowej, ale w niektórych zastosowaniach, takich, jak np. dla porównania z charakterystyką próby rozciągania w temperaturze pokojowej przy tej samej szybkości wydłużenia, dodatkowo dopuszczalne są wyższe prędkości wydłużenia.
Podczas dyskusji na temat prędkości badawczej podczas przygotowywania normy ISO 6892-2 zdecydowano rozważyć usunięcie metody prędkości naprężeniowej dla przyszłych wersji normy.
Najważniejsze wartości charakterystyczne próby rozciągania zgodnie z normą ISO 6892-2
- Granica plastyczności
- Granice wydłużenia
- Wydłużenie granicy plastyczności
- Wytrzymałość na rozciąganie
- Wydłużenie niszczące
Prędkość badawcza w centrum uwagi próby rozciągania zgodnie z normą DIN EN ISO 6892-2
Norma DIN EN ISO 6892-2 kładzie szczególny nacisk na prędkość badawczą. We wcześniejszych wersjach normy dozwolone były duże zakresy szybkości wydłużenia. Jednakże w przypadku materiałów wrażliwych na różne prędkości badawcze, duże zakresy prędkości mogą prowadzić do tego, że wartości charakterystyczne materiału z różnych testów wykazują znaczne odchylenia, mimo że badanie zostało przeprowadzone zgodnie z normami.
Aby zminimalizować niepewność pomiaru wyników, wynikającą z tej zmiany prędkości badawczych, międzynarodowa organizacja normalizacyjna ISO, oprócz istniejącej, uwzględniła w normie inną metodę, która opiera się na regulacji położenia i siły, a częściowo na szybkościach przyrostu naprężenia (metoda B). Ta dodatkowa metoda pozwala na kontrolowanie prędkości badania na samej próbce (metoda A). Odbywa się to poprzez pomiar wydłużenia samej próbki i wprowadzenie tego sygnału wydłużenia do zamkniętej pętli regulacji „closed loop“w celu sterowania ruchomą trawersą.
Wybór prędkości badawczej zgodnie z ISO 6892-2
O ile nie określono inaczej, wybór metody (A lub B) i prędkości badawczej należy do producenta lub zleconego przez niego laboratorium badawczego, pod warunkiem przestrzegania wymagań normy ISO 6892-2.
Regulacja wydłużenia w pętli zamkniętej regulacji „closed loop“ jest znormalizowana dla pierwszej i najbardziej czułej fazy próby rozciągania w taki sposób, że zdefiniowane są tylko dwa zakresy prędkości ze znacznie zmniejszoną tolerancją do momentu wiarygodnego wykrycia Rp: szybkości wydłużenia 0,00007 na sekundę lub 0,00025 na sekundę z tolerancją ±20%, przy czym norma zaleca poprzedni zakres prędkości, chyba że określono inaczej. Do regulacji wydłużenia w zamkniętej pętli regulacji „closed loop“ absolutnie niezbędny jest czujnik wydłużenia (ekstensometr) . Do określenia wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu zaleca się prędkość wydłużenia 0,0014 na sekundę, przy regulacji położenia zgodnie z normami (poprzez sygnał z położenia trawersy).
Jeśli przyjrzysz się uważnie, należy rozróżnić koncepcyjnie dwie szybkości wydłużenia: po pierwsze, „szybkość wydłużenia” związaną z długością pomiarową ekstensometru (Le) („closed loop”, metoda A1) i po drugie, odnoszącą się do długości badanej próby (Lc) „średnią szybkość wydłużenia przez długość badaną” („open loop”, metoda A2). Ta ostatnia jest również określana w normie jako „szacowana szybkość wydłużenia na długości badanej”. W przypadku regulacji wydłużenia prędkość wydłużenia odnoszona jest do Le, czyli w oparciu o sygnał wydłużenia, w przypadku regulacji położenia w oparciu o Lc, czyli w oparciu o sygnał położenia trawersy.
Wymagania, dotyczące urządzeń temperaturowych i regulacji temperatury zgodnie z ISO 6892-2
Oprócz prędkości badawczej duży wpływ na właściwości materiału ma również temperatura. Dlatego norma DIN EN ISO 6892-2 szczegółowo omawia również urządzenia temperaturowe i regulację temperatury.
Urządzenie temperaturowe stosowane do podgrzewania próbki musi być zaprojektowane w taki sposób, aby próbkę można było ogrzać do określonej temperatury badania T. Ponadto urządzenie temperaturowe musi mieć odpowiednie otwory na czujniki temperatury i ramiona czujnika ekstensometru. Dopuszczalne odchyłki pomiędzy zadaną temperaturą badania T a wyświetlanymi temperaturami Ti, a także maksymalne dopuszczalne różnice temperatur na długości próbki podano w tabeli powyżej. Dopuszczalne odchyłki powyżej 1100°C muszą zostać osobno uzgodnione przez zainteresowane strony.
System pomiaru temperatury (wszystkie elementy łańcucha pomiarowego) musi posiadać rozdzielczość co najmniej 1°C i granicę błędu ±0,004*T lub ±2°C, w zależności od tego, która wartość jest większa. Aby badanie mogło zostać przeprowadzone zgodnie z normami, czujniki temperatury muszą mieć dobry kontakt termiczny z powierzchnią próbki i być odpowiednio zabezpieczone przed promieniowaniem ze ściany urządzenia temperaturowego.
Liczba zastosowanych czujników temperatury zależy od wielkości próbki. W przypadku początkowych długości pomiarowych mniejszych niż 50 mm należy zmierzyć temperaturę na końcach odcinka pomiarowego za pomocą czujnika temperatury. W przypadku większych początkowych długości pomiarowych należy zastosować także trzeci czujnik temperatury pośrodku próbki. Można jednak zmniejszyć liczbę termopar próbki pod warunkiem, że ogólne rozmieszczenie urządzenia temperaturowego i próbki zostanie zaprojektowane w taki sposób, aby doświadczenie wykazało, że różnice temperatur na długości próbki nie przekraczają określonych dopuszczalnych odchyleń. Temperaturę próbki należy zawsze mierzyć bezpośrednio za pomocą co najmniej jednego czujnika temperatury.
Ponadto norma ISO 6892-2 stanowi, że wszystkie elementy systemu pomiaru temperatury muszą być sprawdzane i kalibrowane w całym zakresie roboczym w odstępach nie dłuższych niż jeden rok. Jeżeli próbka została ostatecznie ogrzana do temperatury badania T, przed obciążeniem należy zachować czas nagrzewania wynoszący co najmniej 10 minut.
Wymagania, dotyczące pomiaru wydłużenia zgodnie z ISO 6892-2
ISO 6892-2 stanowi, że urządzenie do pomiaru zmiany długości służące do określania granic plastyczności w danym obszarze odpowiada co najmniej klasie 1 zgodnie z ISO 9513. Długość pomiarowa ekstensometru nie może być mniejsza niż 10 mm i musi znajdować się w środku długości badawczej. Wszystkie części ekstensometru znajdujące się poza urządzeniem temperaturowym (piec, komora temperaturyowa itp.) muszą być zaprojektowane i chronione przed przeciągami w taki sposób, aby wahania temperatury w pomieszczeniu miały jedynie minimalny wpływ na mierzone wartości. Norma nie podaje jednak żadnych dalszych informacji na temat dopuszczalnych skutków wahań temperatury w pomieszczeniu.
Ponieważ badania przeprowadza się w podwyższonych temperaturach, w praktyce istnieje kilka możliwości określenia początkowej długości pomiarowej, w zależności od tego, czy przed faktycznym rozpoczęciem badania uwzględni się rozszerzalność cieplną próbki podczas ogrzewania.
Wymagania, dotyczące próby zgodnie z ISO 6892-2
Próbki należy wytwarzać w taki sposób, aby nie miało to wpływu na właściwości materiału. Wszystkie obszary, które podczas produkcji próbek zostały utwardzone poprzez cięcie lub wykrawanie - muszą zostać poddane obróbce - jeśli mają one wpływ na właściwości.
Wyroby o stałym przekroju poprzecznym (profile, pręty, druty itp.) oraz próbki odlewane (np. żeliwo, stopy metali nieżelaznych) można badać bez obróbki. Przekrój próbki może mieć kształt kołowy, kwadratowy, prostokątny lub pierścieniowy, a w szczególnych przypadkach może mieć inny jednolity przekrój. Preferowane próbki mają określony stosunek początkowej długości pomiarowej Lo do początkowego przekroju poprzecznego So, który wyraża się równaniem
Lo =k x √So , gdzie k jest współczynnikiem proporcjonalności. Ustalona na szczeblu międzynarodowym wartość k wynosi 5,65.
Typowe kształty próbek do próby rozciągania zgodnie z normą DIN EN ISO 6892-2 to:
- Próby płaskie z trzpieniami wtykowymi
- Próby okrągłe z główką gwintowaną
Nowa norma DIN EN ISO 6892-2:2018
- Ugruntowuje ogólnoświatową wiedzę, że regulacja wydłużenia poprzez pomiar wydłużenia próbki za pomocą ekstensometru - jest lepszą metodą regulacji.
- Otwiera drogę do bardziej stabilnego i niezawodnego wyznaczania granic wydłużenia i granic plastyczności.
- Zapewnia poprawę powtarzalności wyników między maszynami do badania wytrzymałości materiałów, między laboratoriami, między dostawcą a klientem, podczas współpracy z instytucjami badawczymi i jednostkami certyfikującymi.
- Ustawia granice tolerancji dla szybkości wydłużenia we wszystkich zakresach szybkości wydłużenia na
±20% (metoda A).
Skorzystaj z wiodącego oprogramowania badawczego w badaniu materiałów
Oprogramowanie badawcze testXpert firmy ZwickRoell oferuje:
- Prosta obsługa: Rozpocznij badanie natychmiast i po prostu bądź ekspertem – z maksymalną ochroną.
- Bezpieczne i wydajne badanie: Skorzystaj z wiarygodnych wyników badań i maksymalnej wydajności badania.
- Elastyczna integracja: testXpert idealnie pasuje do wszystkich Twoich aplikacji i procesów – po prostu zapewnia bardziej efektywny Workflow
- Przyszłościowy Design: Oprogramowanie badawcze na cały cykl życia, gotowe na przyszłe zadania badawcze!