ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061: Badanie splotów sprężonych
Normy badawcze ISO 15630-3, ASTM A416 lub ASTM A1061 dostarczają informacji na temat sposobu badania splotów sprężonych. Producenci splotów sprężonych są zobowiązani przez normy produktowe do badania swoich produktów statycznie i dynamicznie zgodnie z tymi normami. Aby zaoszczędzić na kosztach sprzętu, badania te są często zlecane dostawcom usług. Ponadto producenci są monitorowani przez niezależne instytuty.
Jednym z głównych badań w zapewnianiu jakości jest statyczna próba rozciągania z pomiarami wydłużenia. ZwickRoell oferuje maszynę do prób rozciągania dla sił do 600 kN w konfiguracji standardowej. Ponieważ sploty sprężające odwijają się pod wpływem naprężenia, ZwickRoell stosuje specjalne wkładki do mocowania próbek, aby zapobiec przedwczesnym uszkodzeniom w niepożądanych miejscach.
W badaniu zmęczeniowym splot sprężający musi wytrzymać dwa miliony cykli badawczych przy maksymalnej częstotliwości 20 Hz. Zamocowanie próbki stanowi szczególne wyzwanie, ponieważ stosunkowo łatwo może dojść do złamania zacisku.
Statyczne badania Dynamiczne badania Mocowanie próby Pomiar wydłużenia Rozwiązania badawcze Broszura Metal
Statyczna próba rozciągania splotów sprężonych zgodnie z ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061
W statycznych badaniach rozciągania zgodnie z ISO 15630-3, ASTM A416 lub ASTM A 1061 sploty sprężone rozciągają się aż do zerwania. W przypadku splotów sprężonych kilka drutów jest nawiniętych razem i próbuje się rozwinąć pod obciążeniem rozciągającym. Podczas próby rozciągania mierzy się siłę i wydłużenie próby . Ponieważ stal sprężająca jest stalą o dużej wytrzymałości, stosuje się głównie maszyny wytrzymałościowe o dużych siłach badawczych .
Próbie rozciągania można poddawać sploty o średnicy od 3 do 20 mm. W zależności od produktu lub normy badawczej długość pomiarowa L0 może wynosić na przykład 500 mm lub 610 mm. Całkowite wydłużenie może osiągnąć wartości do 20%.
Można również przeprowadzić badania rozciągania uginającego, np. zgodnie z normą EN ISO 15630-3. W tym celu maszyna wytrzymałościowa wyposażona jest w otwór przelotowy w ruchomej trawersie.
Najważniejsze parametry z próby rozciągania splotów sprężonych według ISO 15630-3 i ASTM A416
- Granica plastyczności jako granica wydłużenia (Rp0.2), którą ogólnie określa się przy 0,2 % plastycznego wydłużenia jako „równoważną granicę plastyczności“
- Wydłużenie granic plastyczności; dokładniej wydłużenie granicy plastyczności ekstensometru, ponieważ można je określić jedynie za pomocą ekstensometru (Ae)
- Wytrzymałość na rozciąganie (Rm)
- Wydłużenie równomierne (Ag)
- Wydłużenie przy zerwaniu (A), przy czym decydujące znaczenie mają wymagania normatywne, dotyczące długości pomiarowej
Dynamiczne badania splotów sprężonych
W badaniu zmęczeniowym (np. zgodnie z ISO 15630-3, XP A 35-045-2011, FprEN 10138-3:2009) na splotach sprężonych próbka musi wytrzymać przy częstotliwości max. 20 Hz bez zerwania dwa miliony cykli badawczych.
Jeśli próbka pęknie w pobliżu mocowania lub w jego obrębie, badanie jest nieważne i należy je powtórzyć. Badanie zmęczeniowe trwa kilka dni, dlatego nieważne badania są bardzo kosztowne. Ponieważ sploty sprężające mają bardzo dużą wytrzymałość, są bardzo wrażliwe na karby a ich zamocowanie w uchwycie mocującym stanowi duże wyzwanie. ZwickRoell skonstruował specjalne uchwyty mocujące do splotów sprężonych. Oznacza to, że badania zmęczeniowe można przeprowadzić bez specjalnie mocowanych elementów mocujących.
Standardowo badania zmęczeniowe przeprowadzane są na serwo-hydraulicznej maszynie wytrzymałościowej serii HA .
Mocowanie próby w badaniach dynamicznych
Ze względu na dużą wytrzymałość na rozciąganie poszczególnych drutów splotki sprężającej do 2000 Mpa oraz gładką powierzchnię, podczas mocowania próbki należy zachować szczególną ostrożność, aby nie doszło do uszkodzenia próbki (przykładowo przez wzór piramidy na wkładkach). Wymaga to hydraulicznych, równolegle zamykanych uchwytów mocujących z regulowaną siłą docisku. Ponadto geometrię wkładek mocujących należy zaprojektować w taki sposób, aby próbkę można było zamocować niezawodnie i równomiernie, bez ryzyka jej ześlizgnięcia się podczas badania.
Aby uniknąć pęknięć próbki poza długością pomiarową L0 kluczowa jest także jakość produktu samej próbki sprężonego splotu. Podczas próby rozciągania za wiarygodny wynik badania można uznać jedynie rozerwanie próbki na długości pomiarowej. Uszkodzona powierzchnia próbki lub bardzo niejednorodna wytrzymałość na rozciąganie poszczególnych drutów często prowadzą do pęknięć próbki poza L0 w pobliżu wkładki.
Podczas badania zmęczeniowego splotów sprężonych zgodnie z ISO 15630-3, zaciskanie próbki stanowi szczególne wyzwanie, ponieważ stosunkowo łatwo mogą wystąpić pęknięcia podczas zaciskania. W obszarze mocowania naprężenie wywołane siłą docisku nakłada się na dynamiczną siłę badawczą, co może prowadzić do przedwczesnego pęknięcia próbki. Z tego powodu końcówki klasycznych próbek do rozciągania wykonanych z materiału litego są często projektowane z większymi przekrojami poprzecznymi, aby zapewnić złamanie próbki w wolnej części pomiędzy uchwytami mocującymi. W przypadku splotów sprężonych nie jest to takie proste. Aby uzyskać prawidłowe wyniki badań, próbki do badań zwykle wymagają starannego przygotowania, np. odlania.
Dzięki uchwytowi na próbki opracowanemu specjalnie do badania splotów ZwickRoell oferuje możliwość badania splotów bez specjalnie dołączonych elementów zaciskowych. To znacznie zmniejsza obsługę, czas i koszty dla użytkownika.
Uchwyt mocujący posiada hydrauliczno-mechaniczne czysto mechaniczne mocowanie. Ten ostatni składa się ze stożkowej tulei, w którą wkładany jest każdy koniec splotu i zaciskany razem za pomocą przeciwstawnego stożka. To tutaj przykładana jest większość siły zacisku. Pozostałą część potrzebną do danego badania przejmuje klasyczne mocowanie hydrauliczno-mechaniczne za pomocą wkładek mocujących. Łącząc te dwie zasady mocowania, siłę zacisku można prowadzić w taki sposób, że nie dochodzi do pęknięć zacisku, a próbki splotów sprężonych można badać bez obróbki wstępnej .
Uchwyt mocujący można bardzo elastycznie wykorzystywać do różnorodnych zastosowań badawczych. Zmiennie regulowaną hydrauliczną siłę mocowania można łatwo zmieniać z badania na badanie, odpowiednio regulując ciśnienie oleju.
Pomiar wydłużenia
Zerwanie splotu sprężonego często prowadzi do wybicia pojedynczych drutów. Grozi to uszkodzeniem kontaktowego ekstensometru. Dlatego firma ZwickRoell polega na optycznych ekstensometrachw celu zapewnienia bezpiecznych i precyzyjnych pomiarów materiałów wysoce rozciągliwych i elastycznych.
Dzięki polu widzenia 680 mm i rozdzielczości 0,6 µm ekstensometr videoXtens 6-680 oferuje możliwość precyzyjnego pomiaru odkształcenia nawet przy dużych długościach pomiarowych, np. podczas badania splotów sprężonych. Zalety w skrócie:
- Pomiar granicy plastyczności zgodnie z ASTM A1061
- Brak zniszczenia ekstensometru przy zerwaniu, ponieważ ekstensometr mierzy bezdotykowo
- Automatyczne określenie wydłużenia przy zerwaniu
- Dzięki połączeniu z trawersą znaczniki pomiarowe zawsze automatycznie znajdują się w środku pola widzenia (FOV), a zakres pomiarowy jest optymalnie wykorzystywany
Kolejną zaletą jest to, że ekstensometr automatycznie rozpoznaje lub określa znaczniki pomiarowe na próbce oraz początkową długość pomiaru i przesyła wszystkie dane do oprogramowania badawczego testXpert .
Co to jest stal sprężająca?
Stal sprężająca to stal o wysokiej wytrzymałości, stosowana głównie do sprężania w konstrukcjach z betonu sprężonego. Zastosowanie stali sprężającej pozwala w ogromnym stopniu zwiększyć właściwości elementów betonowych przy obciążeniach statycznych i dynamicznych.
Stal sprężająca wytwarzana jest z produktu długiego , a jej kształt powierzchni różni się w zależności od standardu produkcyjnego. Na przykład pojedynczy drut jest zaprojektowany zgodnie z normą producenta DIN EN 10138-1, natomiast splotka sprężająca może być zaprojektowana zgodnie z normą DIN EN 10138-3. Pojedynczy drut ma wytrzymałość do 2000 N/mm² i ma okrągły kształt, chociaż występują również przekroje trapezowe, które są wówczas określane jako splotki zwarte .
Pod ogólnym pojęciem stali sprężającej wyróżnia się trzy formy dostawy w zależności od standardu produktu:
- Pręt stalowy (średnica 15 do 36 mm)
- Drut (średnica od 5 do 16 mm)
- Splotki naciągowe składające się z 3, 7 lub więcej skręconych pojedynczych drutów (splotka trójdrutowa: 5,2 do 7,5 mm, splotka siedmiodrutowa 7 do 18 mm)
Te różne formy dostaw stawiają wysokie wymagania badaniom materiałów , dlatego w celu zapewnienia wymaganego standardu jakości stosuje się szeroką gamę standardów testowania (np. ISO, ASTM…).
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!
