根據 ISO 6892 對金屬進行拉伸測試 - 依照溫度範圍進行區分
在金屬拉伸測試中,該標準區分了進行拉伸測試的四個溫度範圍:室溫、高溫、低溫和液態氦溫度。 不同溫度範圍和液態氦介質對測試系統和測試方法(包括要製備的試片)提出了各不相同的要求。 因此,國際ISO標準分為四個不同部分,每個部分涉及上述溫度範圍之一:
- ISO 6892-1室溫測試方法
- ISO 6892-2在高溫下的測試方法
- ISO 6892-3低溫測試方法
- ISO 6892-4液態氦測試方法
除了這些國際公認的ISO標準外,國際上還採用美國ASTM標準、歐洲EN標準、日本JIS標準和中國GB/T等國家標準。 對於特殊應用領域,如航空航太領域,其他特定標準可能也很重要或不可或缺。
DIN EN ISO 6892-1: 重要特徵值
金屬拉伸測試或金屬材料的拉伸測試主要基於標準DIN EN ISO 6892-1 和 ASTM E8。 這兩項標準都會指定試樣的形狀及對應的測試流程。 該標準的目的是以這樣一種方式定義和建立測試方法,即使使用不同的測試系統,要測定的特徵值仍然是可重複且正確的。這也意味著測試標準的要求解決了重要的影響因素,並且通常以技術實現和創新有足夠餘地的方式制定要求。
根據 ISO 6892-1 與金屬拉伸測試相關的重要特徵值包括:
降伏點(ReH和ReL)、偏位降伏(Rp和Rt)和拉伸強度(Rm)
對於降伏點和拉伸強度的測定,只需進行一次精確的力測量;而對於其他所有特徵,則需在測試期間使用延伸計進行(自動)應變量測,或在移除試片或試片殘留物後進行手動應變量測。
斷裂應變 A 或 At
斷裂應變 A 或 At用於衡量材料的延展性和流動特徵。
自動分析應力-應變曲線的現代算法可確保斷裂點的可靠規範和斷裂應變的準確測定。 沿試樣的斷裂位置,更具體地說沿試樣的平行長度,對於可靠和準確地測定斷裂應變也很重要。 如果斷裂點或失效點不在接觸式延伸計的標距內,則無法正確測定頸縮過程中發生的塑性變形和失效點。 現代評估算法估計相對於延伸計測量點的故障點或斷點,並表示斷點應變值不可靠。
使用可記錄試樣整個平行長度的光學非接觸式延伸計,可以測定斷裂點或失效點。 如果斷裂點位於初始標距長度之外,根據ISO 6892-1:2017 附錄 I,若在測試期間考慮並測量了合適數量的標距,則仍然可以測定斷裂應變。 laserXtens Array和 videoXtens Array 為這項測試任務提供了一個可選配的解決方案。 透過它們,可以自動且準確可靠地測定 100% 試樣的斷裂應變。
JIS Z2241標準中描述了斷裂點的分類。這通常透過視覺測試或通過單獨的非接觸式測量手動完成。這兩種方法都耗費人力和時間。利用現代化光學非接觸式延伸計,即可自動地完成拉伸測試任務:(根據斷裂點 A、B 或 C)即最後需被記錄下來的識別結果。
影片: 執行測試,根據 ISO 6892-1 對金屬進行拉伸測試
根據ISO 6892-1方法 A1 及 方法A2 ,透過拉伸試驗機和makroXtens延伸計進行拉伸測試
力量測量和延伸量測的要求
最重要且可清處描述的要求還涉及力量測量,以及在受力情況下試片延伸量的測量。
- 對於力量測量,ISO 6892標準系列是參考ISO 7500-1拉伸和壓縮試驗機的力測量系統其校正和驗證要求的等級至少為 Class 1。
- 針對延伸量的測量,ISO 6892系列參考了標準ISO 9513,對單軸測試中所使用的延伸計系統校正要求至少需達到 Class 1 等級的偏位降伏;而針對其他特徵值的測量(延伸量大於 5%),則符合 Class 2 等級即可。
校正過程,尤其是分類的結果和定義,在力測量和延伸測量的標準中進行了描述。後者對於測試實踐中的應用至關重要。可以利用經過校正之量測系統的相關資料來推導出最大允許偏差量和解析度,並且必須使用這些資訊來決定量測系統的量測不確定性。
- 對於力的測量,ASTM E8 參考了 ASTM E47 標準,
- 根據 ASTM E83 測量延伸量的位移傳感器
- 國際上應用的試驗標準有時在内容結構上有所不同,但在定義和要求上是一致的,因此從拉伸測試得出的相關特徵值間不會有明顯的偏差。
需要注意的一個例外是評估以及分類延伸計。 雖然 ISO 9513指的是與要達到的設定值的偏差,但 ASTM E83還考慮了與初始標距長度的比率。 用於較小初始標距的延伸計必須比用於較大初始標距的延伸計滿足更高的測量要求。
需要至少使用符合ISO 9513標準的Class 1延伸計進行金屬拉伸測試才能獲得的特徵值為:
- 應力-應變曲線的初始梯度mE
- 偏位降伏 Rp 和 Rt
需要至少使用符合ISO 9513標準的Class 2延伸計進行金屬拉伸測試才能獲得的特徵值為:
- 降伏點延伸 Ae
- 均勻伸長Ag和Agt,以及
- 拉伸強度Rm或最大拉伸力Fm周圍的平台範圍e
- 斷裂應變 A 和 At
藉由testXpert,應變率始終可被追溯。 紅線 (1) 顯示了 ISO 6892-1 定義的公差範圍(所設定速度的 20%)。 綠色虛線表示 5% 的較窄公差範圍,這是 ZwickRoell 測試系統在發生不可預期事件時用於安全的基準。
良好的應變率控制特點是 (2) 低的入口波動和 (3) 穩定的速度控制。一個重要的要求是自適應控制器。
閉環應變率控制在測試系統中如何運作?
為了精確調整應變率,我們的testControl II電子系統通過直接使用延伸計的測量值來控制試驗機的速度。 試驗機的控制參數是自動計算的,並實時自適應調整。 這個過程稱為自適應控制閉環,並在 ZwickRoell 測試機上以 1 kHz 運行。 這很容易滿足應變率的標準要求。
一切都是自動的,非常簡單,並且為操作員節省了大量時間來產生分散性低的可靠測試結果。
ISO 6892-1 搭配 testXpert 測試軟體 – 具效率且可靠的測試
透過 testXpert,可提升符合ISO 6892-1標準的測試效率。 testXpert 提供可靠的測試結果,而這正是您可信賴的測試基礎。
- 無論您選擇何種方法,ISO 6892-1規定的所有參數都已納入測試程序且100%符合標準。 在預先配置的佈局中,您可以看到在標準指定的公差範圍內真實達到的應變率。
- 無須花費不必要的時間進行預測試和手動計算應變率以符合 ISO 6892-1規範,testXpert 軟體會自動設定所有控制參數。 高度準確地接近目標位置和應變值。 試樣屬性的變化可在線性進行補償。
- testXpert 透過預定義的機器配置,以相同的測試要求確保可重複性的測試結果。
- 為了獲得可再現的結果並將操作員的影響減至最低,例如透過我們的用戶管理功能。
TENSTAND軟體驗證
根據ISO 6892-1/TENSTAND進行驗證,獲得百分百可靠的測試數據。
根據標準 ISO 6892-1 建立之軟體決定的測試結果,可透過國際協同資料群及國際協同測試結果來進行確認和驗證。在一個縮寫為 TENSTAND 歐洲的研究計畫,產生金屬測試中的原始數據並對其進行鑑定。這些數據用於測定和限定測試結果和結果範圍。使用 TENSTAND 數據集與結果集,可透過比對結果,快速、可靠地驗證測試軟體。位於倫敦的國家物理實驗室 (NPL) 可提供這些數據集與測試結果。
- 國家物理實驗室(NPL)是英國對應於德國國家計量學會Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)的機構。 它規定了適用於物理和技術領域的國家標準。
- 其職責包括確定基本和自然常數、表示、保存和轉移國際單位制 (SI) 的法定單位,並輔以 UKAS(英國認證服務)等法律監管部門的校正服務。
使用 TENSTAND 和 testXpert 實現可靠、可再現的測試結果
使用TENSTAND軟體驗證來確認測試結果。
- 將 NPL 的 TENSTAND ASCII 原始數據上傳到testXpert III 測試軟體
- 透過 testXpert 從這些原始數據中測定測試結果
- 將結果與 TENSTAND 結果進行比對