Określenie wartości r zgodnie z ISO 10113
Wartość r, lub dokładniej, pionowa anizotropia jest typową wartością charakterystyczną w badaniu na rozciąganie obok granicy wydłużenia, wytrzymałości na rozciąganie, plastycznego wydłużenia, wydłużenia przy zerwaniu i wykładnika umocnienia (wartość n). Wszystkie te parametry służą do charakteryzowania materiałów metalowych i są określane w badaniach i rozwoju, a także w badaniach jakości i badań zwalniających. Powiązane normy to ISO 10113, ASTM E517 i JIS Z2254.
Co to jest wartość r? Znaczenie ISO 10113 Przykłady Wideo Sprzęt badawczy Download
Co to jest wartość r zgodnie z ISO 10113?
"Wartość rw przypadku próbki metalowej poddanej (jednoosiowej) próbie rozciągania jest „stosunkiem rzeczywistego wydłużenia szerokości plastycznej i rzeczywistego wydłużenia grubości plastycznej“. (Definicja z DIN EN ISO 10113).
Aby obliczyć wartość r, należy zmierzyć rzeczywiste wydłużenie plastyczne w zakresie szerokości i grubości podczas równomiernego wydłużenia. Ponieważ jednak znacznie łatwiej jest zmierzyć zmianę długości niż zmianę grubości, norma opiera się na modelu stałej objętości w zakresie aż do maksymalnej siły Ag (wydłużenie równomierne). Zakładając, że objętość jest stała aż do wydłużenia plastycznegorekstensometru przy maksymalnej sile Ag, można zastąpić zmianę grubości zmianą długości, aby określić wartość r.
Znaczenie wartości r
Jeśli wartość rwynosi 1, to mamy materiał izotropowy, w którym odkształcenie zmienia się w szerokości i grubości w tym samym stopniu. Jeśli wartość jest większa od 1, mamy do czynienia z większym odkształceniem na szerokość. Jeśli wartość jest mniejsza niż 1, mamy do czynienia z większym odkształceniem grubości.
Procedury i metody według ISO 10113
Ponadto norma ISO 10113 definiuje trzy procedury i dwie metody określania wartości r.
3 procedury: W procesie automatycznym za pomocą ekstensometru mierzona jest zarówno zmiana długości, jak i zmiana szerokości. Wyróżnia się metodę półautomatyczną, w której za pomocą ekstensometru mierzona jest jedynie zmiana długości, oraz metodę ręczną, w której ręcznie mierzona jest zarówno zmiana szerokości, jak i zmiana długości.
W procesie ręcznym i półautomatycznym wartość rokreśla się według metody 1-punktowej. Przy czym wartość rwyznacza się przy pewnym stopniu rozciągnięcia plastycznego (np. poprzez określenie wartości przy wydłużeniu plastycznym 2% i 5%)
Z kolei proces automatyczny oferuje także możliwość zastosowania metody regresyjnej, która wykazuje progresję, czyli obejmuje cały zakres wydłużenia. Nachylenie wyznacza się na podstawie danych rzeczywistego plastycznego wydłużenia podłużnego i rzeczywistego plastycznego wydłużenia szerokościowego w określonym zakresie wydłużeń.
Zalecana jest metoda regresji, ponieważ zapewnia bardziej wiarygodne wartości r, ponieważ jest uśredniana w całym zakresie, a nie tylko „migawką”, jak w przypadku metody 1-punktowej (zwykle określa się przy 2 lub 5% wydłużeniu plastycznym).
Zmiana ISO 10113: Ocena łącznej długości pomiarowej
Do roku 2020 wyznaczanie wartości r zgodnie z normą ISO 10113 opierało się wyłącznie na założeniu, że materiał metaliczny nie wykazuje zbieżności na długości równoległej w zakresie aż do równomiernego wydłużenia Ag. Na tej podstawie szerokość wyznacza się częściowo w środku próbki i przyjmuje się, że wartość dotyczy całej długości pomiarowej. W rzeczywistości zbieżności występują już podczas równomiernego rozszerzania, w większym lub mniejszym stopniu, w zależności od materiału. W przypadku materiałów o wartości rwiększej niż 1 zachowanie jest wyraźnie mierzalne. To zostało udowodnione w różnych badaniach.
Oznacza to, że w celu uzyskania bardziej realistycznych wartości pomiarowych należy określić wartość rna całej długości pomiarowej, gdyż uwzględnia ona wówczas zbieżność materiału.
Z tego powodu od sierpnia 2020 r. nastąpiła zmiana w normie ISO 10113.
Zmiana normy ISO 10113 (2020-08) w celu zwiększenia powtarzalności wartości r
Norma ISO 10113 (2020-08) od wydania 2020 zaleca, aby „do pomiaru chwilowej redukcji szerokości należy stosować ekstensometry, które są w stanie zmierzyć redukcję szerokości w kilku punktach, idealnie równomiernie rozłożonych na całej długości pomiarowej.”
Ta zmiana w normie ma na celu określenie realistycznych wyników badań, a także zwiększenie porównywalności wyników badań. Ponadto metoda jest łatwiejsza do zrozumienia, ponieważ przy zmianie szerokości i długości uwzględniane są te same objętości próbek.
Specjalnie dla tych zaleceń normy firma ZwickRoell oferujevideoXtens T-160 HP. Mierzy w ponad 10 osiach pomiarowych, równomiernie rozłożonych w całym zakresie pomiarowym. Zapewnia nie tylko realistyczne wartości rzgodnie z normą ISO 10113, ale także precyzyjne, bardzo dokładne wartości, ponieważ zostały opracowane specjalnie do tych badań.
Przykłady wartości r różnych materiałów zgodnie z ISO 10113
| Stal | Wartość rm | ∆wartość r |
|---|---|---|
| Stal do głębokiego tłoczenia DC04 | 1,85 | 0,70 |
| Stal IF DC06 | 2,15 | 0,55 |
| Stal izotropowa H250G1 | 1,05 | 0,00 |
| Stal TRIP TRIP700 | 0,85 | -0,02 |
| Stal dwufazowa H300X | 0,95 | -0,10 |
| Stal nierdzewna X5CrNi18-10 | 1,00 | -0,30 |
| Aluminium AlMg5Mn (miękkie) | 0,66 | -0,21 |
| Aluminium AlSi1,2Mg0,4 (T4) | 0,64 | 0,20 |
| Miedź Cu | 0,80 - 0,95 | |
| Brąz CuSn | 1,00 | |
| Mosiądz CuZn37 miękki | 0,91 | -0,03 |
