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棒材與桿材測試

棒材與桿是截面為圓形或方形的長材料,截面積最大達240 x 320 mm²,廣泛被用於軋制和鍛造。產品包括被用作交通產業的基礎材料,如連桿,曲軸以及鋼軌;能源產業的發電機和渦輪軸;還被用作造橋、造船、設備製造以及貯藏罐的最終產品。

根據應用的不同,對這些材料的力學特徵需求也不一樣:從需要高抗拉強度的建築材料,到為了方便後續處理而具有高延性的材料。

拉伸測試 硬度測試 疲勞和斷裂力學測試 鋼筋混凝土

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棒材和桿材的拉伸測試

棒材和桿材的拉伸測試通常根據 ISO 6892-1 ASTM E8 進行,這是國際公認且廣泛被使用的標準。 ISO 6892-1 同時也是歐洲標準 (EN ISO 6892-1),所以在歐盟通用(如同德國標準 DIN EN ISO 6892-1)。 根據產品的形狀或相關標準要求,從成品上截取並製備用於拉伸試驗的試樣。 如果產品的橫截面允許,可以使用產品的截面作為試樣進行測試。 其所需的載荷很容易就超過 2,500 kN。 ZwickRoell 各種高達 5,000 kN 的客製化系統可輕鬆滿足。 在這些情況下,對於試樣夾具和夾持方式會有一些特別的要求。 因此,ZwickRoell 不僅開發了新的試樣夾具,還開發了防止試樣因不必要的夾持效應而過早失效的新技術。

自 2009 年起,ISO 6892-1 和 ASTM E8 允許透過應變率自動控制和調節測試速度。 makroXtens 和 laserXtens 延伸計可以輕鬆滿足標準要求的應變率控制公差(尤其是閉環應變率控制)。

金屬 | 拉伸測試(環境溫度)
ISO 6892-1
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金屬 | 拉伸測試(環境溫度)
ASTM E8
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金屬 | 拉伸測試(高溫)
ISO 6892-2
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金屬 | 維氏及努氏硬度
ASTM E92
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棒材與線材拉伸測試的測試解决方案

ZwickRoell 的平行閉合油壓試樣夾具可確保在整個測試過程中完美地夾持和定位試樣,防止試樣滑動。 在多數情況下,使用自動接觸式或光學(非接觸式)延伸計進行符合標準的應變測量。 針對棒材及桿材的測試,ZwickRoell makroXtens 是常被採用且被認可的解決方案。 透過其機械設計,它結合了高解析度和高準確度以及非常高的穩健性。 其堅固的機械結構使其能夠測量直至試樣斷裂點的連續應變。 可自動得到斷裂時的應變,而不需在收集試樣的殘塊後還要進行惱人的試樣標記或者手動量測。

laserXtens是我們針對到達試樣斷裂前的應變量測所提出的創新解決方案,並完全符合棒材和桿材的各項測試標準要求 (ISO 6892-1ASTM E8,以及 ISO 9513 和 ASTM E83) 。 laserXtens 不需要試樣標記;根據測量原理,它可以使用雷射光在表面上產生的圖案作為標記。 這種“自標記”的光學評估是以這種方式進行的,即使是尺規和偶爾的尺規剝落也不會干擾標記。

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棒材和桿材之拉伸測試用的產品

棒材和桿材的硬度測試

對棒材和桿材進行硬度測試以表徵微觀結構(顯微硬度測試),以測定表面硬度並粗略估計強度。 各種不同測試方法可能使用非常小或大測試力。 針對這些前置產品而言,這所有符合布氏 (DIN EN ISO 6506-1)洛氏維氏 (DIN EN ISO 6507-1) 和努氏 (DIN EN ISO 4545-1) 的傳統作業方式,都是非常重要的硬度測試方法。 相關的 ASTM 標準包含了 ASTM E10(布氏)、ASTM E384(維氏和努氏)及 ASTM E18(洛氏)。 此外,其他方法或規範用於某些應用領域(例如,歐洲標準 EN 2002-7 用於航空航太產業)。

由於硬度測試簡單、快速、可靠因此可經常進行,並將其結果與其他特性進行比較。對長條形的產品,材料的硬化能力通常是由回火及焠火測試(Jominy 測試/ Jominy 末端焠火測試; DIN EN ISO 642 / ASTM A255)之後所產生的硬度在整個桿子上的情況來決定。

金屬 | 洛氏硬度
ISO 6508、ASTM E18
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金屬 | 維氏硬度
ISO 6507、ASTM E384
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金屬 | 維氏及努氏硬度
ASTM E92
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金屬 | 布氏硬度
ISO 6506、ASTM E10
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金屬 | 硬度 Jominy 端面淬火測試(Jominy 測試)
ISO 642、ASTM A255
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用於棒材和桿材測試的硬度計

ZwickRoell 的產品組合包括適用於每種所需硬度測試方法的硬度計,包括用於自動 Jominy 測試的機器。

ZwickRoell 產品組合為各種應用和測試方法提供硬度測試計和儀器。ZwickRoell 硬度測試計和設備符合所有通用國際標準的要求,也可以按照國際標準進行校正。ZwickRoell 校正實驗室獲得德國國家認證機構 DAkkS 的硬度計校正認證。

硬度測試的另一個方面是軋製後平均整體硬度的驗證和測定。 軋製是一種熱機械工藝,除了決定了寬度和厚度外,同時還決定了機械性能。 採用更大力值的硬度測試方法是用來測定一些粗糙結構的平均硬度值。 最佳方案為採用布氏或洛氏硬度測試方法。 對於棒材和桿材,使用可在現場對原始零件進行測量的便攜式硬度計的情況並不少見。

硬度測試的另一個方面是透過對微結構組件進行硬度測試來檢查微觀結構。 由於微觀結構組件的尺寸較小,因此使用測量很小或極微小力的硬度計—通常是固定式顯微硬度計,其壓痕尺寸和深度可透過壓痕力適應微觀結構組件的尺寸。

棒材及桿材硬度測試相關產品

棒材與桿材的疲勞測試和斷裂力學測試

金屬 | 疲勞測試(S-N 曲線測試)
DIN 50100
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金屬 | 低週疲勞測試(LCF)
ISO 12106、ASTM E606
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ASTM E647
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金屬 | 破裂力學中的臨界應力強度因子 K1C
ASTM E399
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棒材和桿材的疲勞測試

產品在運輸和能源技術中的使用方式,對產品及其所製成的組件安全性提出了特殊要求。疲勞測試中所測得的耐久性極高週疲勞下的材料特性通常會對零件的設計及材料的選擇產生與安全相關影響。試樣在循環負載條件下和交替的拉伸壓縮負載下進行測試。ZwickRoell 提供的標準型產品是採用電磁驅動的疲勞試驗機,出力高達 1,000 kN。目前所使用最大型的伺服油壓試驗機可施加最高 5000 kN 的負載。

  • 堅固耐用的電液伺服疲勞試驗機
  • 堅固耐用的高頻疲勞試驗機
  • 滿足所有試驗標準的試片夾持裝置
  • 控制及評估技術都由ZwickRoell開發、製造和編程

桿材和桿材在扭轉負載下的疲勞測試

圓形產品在受到扭轉時的行為對材料測試而言非常重要。 對於靜態測試而言,ZwickRoell 所提供的驅動裝置若結合材料試驗機使用,可對試樣施加一個扭力,以便量測對應的材料特性。 這個方法也可在多個負載軸向上同時進行,並根據其使用方法對材料進行測試。 對在高扭力可變負載下的疲勞測試而言,使用配備有特殊測試治具的 vibrophore 就可以讓頻率最高超過 200 Hz。透過共振條件,不僅意味著極低的功耗,且能快速並具有成本效益地完成測試。使用 vibrophore 進行測試的優點包括:

  • 可以使用客製化的治具及裝置
  • 更快速的測試
  • 更高的能源效益
  • 低維護成本

對棒材及桿材進行疲勞測試的產品

混凝土鋼筋測試

因為混凝土具有高壓縮強度、低拉伸強度的特徵,需要在其中鑲嵌鋼筋來提升總體強度。 鋼筋主要生產直徑從大約5毫米至60毫米,然後將較小的直徑進一步加工成墊子或格子,在現場澆築混凝土。

對這些帶肋鋼進行測試是一項特殊的挑戰,因為除了定尺切割外,無需進行進一步的機械試樣製備。

金屬 | 鋼筋混凝土 | 拉伸、彎曲及疲勞測試
EN ISO 15630-1、ASTM E488、BS 4449
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金屬 | 鋼筋混凝土 | 剪切測試
ISO 15630-2
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用於混凝土鋼筋測試的產品

更多鋼筋桿材和棒材測試

金屬 | Charpy 缺口試樣衝擊測試
ISO 148-1
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金屬 | Charpy 及 Izod 缺口試樣衝擊測試
ASTM E23
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