ISO 6892-1 Preskus natezne trdnosti kovin pri sobni temperaturi

Natezni preskus je najpomembnejši in najpogosteje uporabljen mehansko-tehnološki preskus po vsem svetu, ki se uporablja za določanje karakteristik trdnosti in deformacij za aplikacije kovin, ki so ključnega pomena pri načrtovanju in konstrukciji komponent, blaga, strojev, vozil in zgradb.

Preskusna naloga je zanesljivo in obnovljivo določiti vrednosti lastnosti materiala ter doseči mednarodno primerljivost.

Enoosno natezno preskušanje je metoda, ki se uporablja za določanje značilnih vrednosti za točko popuščanja ali odmik popuščanja, natezno trdnostjo in deformacijo pri porušitvi. Poleg tega se določijo spodnja točka popuščanja, raztezek točke popuščanja in raztezek pri največji sili.

V nateznem preskušanju na kovinah, standard razlikuje med štirimi temperaturnimi območji, v katerih se izvaja natezno preskušanje: sobna temperatura, povišana temperatura, nizka temperatura in temperatura tekočega helija. Različni temperaturni razponi in tekoči helijev medij nalagajo zelo različne zahteve preskusnim sistemom in preskusni metodi, vključno z vzorci, ki jih je treba pripraviti. Zato je mednarodni standard ISO razdeljen na štiri različne dele, od katerih vsak obravnava eno od zgoraj omenjenih temperaturnih območij:

• ISO 6892-1 preskusna metoda pri sobni temperaturi
• ISO 6892-2 preskusna metoda pri povišani temperaturi
• ISO 6892-3 preskusna metoda pri nizkih temperaturah
• ISO 6892-4 preskusna metoda v tekočem heliju

Poleg teh mednarodno sprejetih ISO standardov se mednarodno uporabljajo tudi nacionalni standardi, vključno z ameriškim ASTM standardom, evropskim EN standardom, japonskim standardom JIS in kitajskim GB / T standardom. Za specializirana področja uporabe, tj. vesolje, so lahko pomembni ali potrebni dodatni posebni standardi.

Za določitev trdnosti popuščanja in natezne trdnosti je potrebna le natančna meritev sile, za vse ostale karakteristične vrednosti pa (avtomatsko) merjenje deformacije z ekstenziometrom med preskusom ali ročna meritev deformacije po odstranitvi vzorca ali ostankov vzorca.

Najpomembnejše in jasno opisane zahteve se nanašajo tudi na merjenje sile in meritev raztezka vzorca, pod uporabo sile.

• Za merjenje sile se serija standardov ISO 6892 sklicuje na ISO 7500-1, Umerjanje in preverjanje sistema za merjenje sile za stroje za preskušanje napetosti in tlačenja, in zahteva vsaj razred 1.
• Za merjenje raztezka se serija standardov ISO 6892 sklicuje na ISO 9513, Umerjanje ekstenziometrskih sistemov, ki se uporabljajo pri enoosnem preskušanju, in zahteva vsaj razred 1 za določanje odmika popuščanja; za merjenje drugih značilnih vrednosti (z razširitvami, večjimi od 5 %) se lahko uporabi razred 2.

Postopki umerjanja, zlasti rezultati in opredelitve klasifikacij, so opisani v standardih za merjenje sile in meritve raztezka. Slednje je ključno za uporabo v preskušanju. Največja dovoljena odstopanja in ločljivosti lahko izpeljemo s pripadnostjo merilnemu sistemu umerjanja, ki jih je treba uporabiti za določitev merilne negotovosti merilnega sistema.

• Za merjenje sile se standard ASTM E8 nanaša na ASTM E74,
• za merjenje raztezka pa na ASTM E83.
• Mednarodno uveljavljeni standardi se včasih v strukturi vsebine razlikujejo, vendar so v svoji definiciji in zahtevah skladni, tako da ustrezne značilne vrednosti, pridobljene z nateznimi preskusi, bistveno ne odstopajo drug od drugega.

Ena izmed izjem, ki jih je treba opozoriti, je ocena, s tem pa tudi razvrstitev ekstenziometrov. Medtem ko se ISO 9513 nanaša na nastavljeno vrednost, ki jo je treba doseči za odstopanje, ASTM E83 upošteva tudi razmerje do začetne merilne dolžine. Ekstenziometer, ki je namenjen majhnim začetnim merilnim dolžinam, mora izpolnjevati višje merilne zahteve kot ena za večje začetne merilne dolžine.

Karakteristične vrednosti, za katere se za natezno preskušanje kovin zahteva uporaba ekstenziometra vsaj razreda 1 po ISO 9513, so:

• Začetni gradient krivulje napetosti-deformacije mE
• Odmik popuščanja Rp in Rt

Karakteristične vrednosti, za katere se za natezno preskušanje kovin zahteva uporaba ekstenziometra vsaj razreda 2 po ISO 9513, so:

• Točka popuščanja raztezka Ae
• Enotni raztezek Ag in Agt, pa tudi
• Razpon platoja e okoli natezne trdnosti Rm ali največje natezne sile Fm
• Deformacija pri porušitvi A in At

Za pravilno določitev točk popuščanja (R_eH in R_eL) in odmika popuščanja (R_p in R_t) so poleg natančnega merjenja sile in deformacije bistvenega pomena tudi preskusne hitrosti. Standard razlikuje med dvema metodama za nastavitev preskusne hitrosti: pri metodi B se nadzoruje s povečanjem napetosti, pri metodi A pa s stopnjo deformacije. Metoda A, kjer se upoštevajo stopnje deformacije ali hitrost deformacije, je priporočljiva iz naslednjih razlogov:

• Kovinski materiali spremenijo svoje značilne vrednosti, ko se spreminjajo stopnje deformacije, s katerimi se izvajajo preskusi.
• Praviloma so višje stopnje deformacije večje vrednosti trdnosti.
• Glede na zlitino in kakovost izdelka kovinskega materiala je odvisnost od stopnja deformacije lahko zelo pomembna in zunaj mejnih vrednosti za ustrezne lastnosti.

Nadzor hitrosti deformacije znatno izboljša zanesljivost rezultatov preskusa pri določanju vrednosti točke popuščanja in vrednosti odmika popuščanja materiala. ISO 6892-1 predstavlja dve metodi za izvajanje krmiljenja s hitrostjo deformacije:

• Metoda A1 - avtomatska kontrola stopnje deformacije z uporabo signala ekstenziometra (zaprta zanka)
• Metoda A2 - ročna nastavitev s predizbiro hitrosti prečke, pri kateri se nato doseže pravilna stopnja deformacije za določitev karakteristične vrednosti (odprta zanka)

Prva metoda uporablja sodobne tehnične lastnosti, ki jih zagotavljajo pogonski krmilniki – po možnosti prilagodljivi krmilnik – za samodejno vzdrževanje hitrosti prečke v tolerančnem območju za stopnje deformacije, ki jih določa standard. Ta metoda zahteva preskusni sistem, opremljen s krmilno tehnologijo, vendar znatno poenostavi preskusno delovanje in odpravi napake pri nastavitvi hitrosti prečke. Zato je ta način nadzora priporočljiv.

Za natančno prilagoditev stopnje deformacije naš elektronski sistem testControl II nadzoruje hitrost preskusnega stroja z neposredno uporabo izmerjenih vrednosti ekstenziometra. Krmilni parametri preskusnega stroja se samodejno izračunajo in prilagodijo v realnem času. Ta proces se imenuje zaprta zanka s prilagodljivim nadzorom in poteka na preskusnih napravah ZwickRoell pri 1 kHz. To zlahka izpolnjuje standardne zahteve glede skladnosti s stopnjo deformacije.

Vse je samodejno, zelo nezapleteno in operaterju prihrani veliko časa pri zagotavljanju zanesljivih rezultatov z majhnim razprševanjem.