Preskušanje težkih plošč

Natezni preskusi težkih plošč se večinoma izvajajo po mednarodno priznanih in splošno razširjenih standardih ISO 6892-1 in ASTM E 8, ISO 6892-1 je tudi evropski standard (EN ISO 6892-1), ki ima enako besedilo in se tako uporablja v Evropski uniji (npr. DIN EN ISO 6892-1 v Nemčiji). Natezni vzorci za to vrsto nateznega preskusa so obdelani iz težke plošče tako, da se debelina pločevine čim bolj ohrani za vzorec. Vzorci imajo ustrezno velik prerez in običajno zahtevajo stroje za preskušanje materialov z velikim ali težkim razponom obremenitve. Vzporedna dolžina ali del vzorca, deformiranega pod obremenitvijo, nastane z rezkanjem. Nepredelana debelina ter skrbno rezkanje in glajenje debeline vzorca zagotavljajo, da je vzorec le malo spremenjen, zato na lastnosti materiala težko vplivamo.

Od leta 2009 ISO 6892-1 in ASTM E8 omogočata, da se preskusna hitrost samodejno nadzira in regulira s stopnjo deformacije. Dovoljena odstopanja, ki jih zahtevajo standardi za nadzor stopnje raztezka (zlasti tistih, ki se nanašajo na regulacijo hitrosti deformacije v zaprti zanki), lahko enostavno dosežejo tako makroXtens kot ekstenziometri laserXtens.

ZwickRoell ponuja široko paleto standardnih in prilagojenih preskusnih sistemov do 2500 kN za določanje značilnih vrednosti iz nateznih preskusov. Ti preskusni sistemi lahko z visoko stopnjo natančnosti določijo značilnosti materiala v skladu s standardom. ZwickRoell vzporedno zapiranje, hidravlične čeljusti zagotavljajo popolno vpenjanje in pozicioniranje vzorcev med celotnim preskusom, kar preprečuje zdrs vzorca.

V večini primerov se standardno skladne meritve deformacij izvajajo z avtomatskimi kontaktnimi ali optičnimi (brezkontaktnimi) ekstenziometri. ZwickRoellov makroXtens je klasična, preverjena rešitev za preskuse na težkih ploščah. S svojo mehansko konstrukcijo z visoko ločljivostjo ter zelo visoko stopnjo natančnosti in robustnosti lahko makroXtens prenese zelo težka okolja. Njegova robustna mehanska konstrukcija omogoča merjenje neprekinjenih obremenitev do točke porušitve vzorca. Deformacijo pri porušitvi je mogoče določiti samodejno, brez potrebe po dolgočasnem označevanju vzorcev ali ročnem merjenju po zbiranju ostankov vzorcev.

laserXtens je naša inovativna rešitev za merjenje deformacij do zloma vzorca, ki v celoti izpolnjuje standardne zahteve (ISO 6892-1, ASTM E8, ISO 9513 in ASTM E83) za težke vzorce plošč. laserXtens ne zahteva uporabe oznak vzorcev; Na podlagi merilnega principa lahko laserXtens kot oznake uporabi vzorec, ki ga ustvari laserska svetloba. Optična ocena tega "samooznačevanja" je izvedena tako, da enakomerno in občasno luščenje luske ne moti oznak.

Merjenje trdote na težkih ploščah se izvaja na različne načine. Glede na uporabo se merjenja trdote izvajajo po ISO 6506-1 (Brinell), ISO 6507-1 (Vickers), ISO 6508-1 (Rockwell), kot tudi ASTM E10 (Brinell), ASTM E384 (Vickers in Knoop) in ASTM E18 (Rockwell). Na nekaterih področjih uporabe se uporabljajo tudi druge metode ali predpisi (na primer evropski standard EN 2002–7 za aplikacije v vesolju); za preskušanje velikih površin in nedestruktivno preskušanje se uporabljajo metode QEM (na primer metoda 3MA), ki je opisana v VDI smernici VDI / VDE 2616-1 (Merjenje trdote kovinskih materialov).

Paleta izdelkov ZwickRoell ponuja merilnike trdote in instrumente za vsako preskusno metodo. Stroji in instrumenti za merjenje trdote ZwickRoell izpolnjujejo zahteve vseh splošnih mednarodnih standardov in jih je mogoče tudi umeriti po mednarodnih standardih. ZwickRoell je nemški nacionalni akreditacijski organ DAkkS, akreditiran za umerjanje merilnikov trdote.

Eden od vidikov merjenja trdote je preverjanje in določanje povprečne globalne vrednosti trdote pločevine po valjanju. Valjanje je termomehanski postopek, ki poleg določanja debeline pločevine določa tudi mehanske lastnosti. Za določitev povprečnih vrednosti teh včasih grobih struktur se uporabljajo metode trdote, ki uporabljajo večje sile. Prednostni metodi sta Brinell ali Rockwell. Za težke plošče ni neobičajno uporabljati prenosnih merilnikov trdote, ki jih je mogoče uporabiti na kraju samem na originalnem delu. Pri uporabi stacionarnih merilnikov trdote se kuponi strojno izdelajo iz težkih plošč in uporabijo kot vzorci ali pa se iz kuponov strojno izdelajo manjši vzorci in po potrebi dodatno obdelajo za merjenje trdote.

Drugi vidik merjenja trdote je pregled mikrostrukture z izvajanjem merjenja trdote mikrostrukturnih komponent. Zaradi majhnosti mikrostrukturnih komponent se uporabljajo merilniki trdote z majhnimi do zelo majhnimi silami – običajno stacionarni merilniki mikrotrdote z velikostmi in globinami vdolbin, ki jih je mogoče z vtičnimi silami prilagoditi dimenzijam mikrostrukturnih komponent.

Zarezna udarna trdnost je pomembna lastnost za aplikacije pri gradnji plinovoda in ladjedelništva ter se lahko določa s Charpy vzorci v udarnih kladivih. Preskusna metoda je opisana in določena v mednarodnem standardu ISO 148-1 in v ASTM E23. Standard ISO je enak evropskemu standardu (EN ISO 148-1).

Pri udarnem preskusu po Charpyju se standardizirani vzorci z zarezami vstavijo ročno z uporabo enostavnih naprav za podajanje ali z avtomatiziranimi robotskimi sistemi in udarijo z energijami do 750 J. Preskusi se izvajajo pri sobni temperaturi, pa tudi pri nizkih temperaturah, da se določi temperatura prehoda med visoko in nizko. ZwickRoell dobavlja kondicionirne kopeli za pravilno kondicioniranje vzorcev do –70 °C in naprave za temperaturno kondicioniranje do -180 °C.

V skladu z Direktivo o strojih za delovanje kladiva za preskušanje udarne žilavosti veljajo stroge varnostne zahteve, ki jih udobno izpolnjujejo varnostno ohišje ZwickRoell in prefinjena varnostna tehnologija.

Preskušanje s padajočo utežjo, kot ga je opisal W. S. Pellini, se uporablja za raziskovanje nagnjenosti krhkega loma jekel za primerjalno oceno obnašanja razpok na ameriški standard ASTM E208 ter preskušanje pločevine iz jekla in železa SEP 1325. Med preskusom uteži padejo na pravokotni upogibni vzorec, podprt na obeh koncih, kar povzroči krhke zlome na natezni strani vzorca znotraj predpisanega popolnega odklona. Ta krhka porušitev se začne z narezano varilno kroglico, položeno na tej strani in znano kot zaganjalnik razpok. Nato se ugotovi, ali se krhka porušitev, ki ga povzroči umetni zaganjalec, razširi do ene od obeh stranskih ploskev vzorca ali je že predhodno prijeto. Tvorba razpok ali zlom se ocenjujejo optično in ročno. Če se zlom razširi na eno od obeh stranskih ploskev, se vzorec šteje da je porušen. Preskusi so odvisni tudi od temperature vzorca.

Preskušanje s padajočo utežjo za Pellini preskušanje je na voljo v dveh velikostih z energijama 550 J in 1650 J. Največja višina padca je 1,0 m ali 1,3 m. Spustna utež se samodejno dvigne z brezstopenjsko nastavitvijo višine padca. V skladu s standardi (ASTM E208 in SEP 1325) lahko vnaprej določene padce energije enostavno dobimo z uporabo uteži. Energija padca se izračuna samodejno. Preskusno območje je električno in mehansko zaščiteno prek varnostnega kroga. Preskus se ne izvaja, dokler se vsi varnostni stiki ne sprožijo in izvedejo. Delovanje poteka prek zaslona na dotik, na katerem so prikazane višina padca, energija padca, teža padca in hitrost udarca.

Preskušanje lomne žilavosti K1c je pomembna lastnost kovinskih materialov v varnostnih aplikacijah, kot so gradnja letal, konstrukcija elektrarn in celo avtomobilski inženiring. Lomna žilavost se določi z uporabo vzorca, v katerem je bila narejena umetna razpoka. Zarezo vnašamo običajno z izrezom vzorca, ki mu sledi predhodno zarezovanje, dokler ni dosežena določena dolžina razpoke. Vzorec se nato naloži kvazi-statično, da se zlomi. Lomno žilavost K_1c lahko določimo na podlagi krivulje obremenitve-deformacije in dolžine razpoke. Standard ASTM E399 opisuje ustrezen preskusni postopek. Drugi ustrezni standardi so ASTM E813, E1152 in E1290.

Dvostopenjski preskus za K_1c določanje je mogoče učinkovito izvesti na ZwickRoell vibroforjih, čemur sledi preskušanje na ZwickRoell napravi za preskušanje materialov. Nastanek razpok v vzorcu sproži mehansko ustvarjena zareza, ki ji sledi ciklična obremenitev. Zaradi visoke dosegljive frekvence vibroforja se tako imenovano prehodno nihanje za generiranje definirane razpoke zgodi zelo hitro in je zelo obnovljivo zaradi visoke občutljivosti resonančne frekvence na nastanek razpoke.

Geometrija vzorca, ki se najpogosteje uporablja, je vzorec, imenovan CT vzorec (kompaktna nateznost). Obremenitev deluje skozi zatiče, vstavljene v luknje v vzorcu, kar povzroči kombinacijo natezne in upogibne obremenitve.

Poleg vzorcev CT se uporabljajo tudi SENB vzorci (z enorobno zarezo). Medtem ko so pogoji obremenitve za upogibni vzorec enostavnejši kot za CT vzorec, je zahtevana prostornina vzorca bistveno večja. To je jasno prikazano na slikah.