ASTM A370 The Definitive Guide
ASTM A370 je jedním z nejuznávanějších a nejobsáhlejších standardů pro měření pevnosti v tahu kovů. Používá ho mnoho průmyslových odvětví, jako je stavebnictví a automobilová výroba, kde bezpečnost závisí na kvalitě materiálů. Kromě tahových zkoušek standard také popisuje charpy rázové, ohybové a Brinellovy a Rockwellovy zkoušky tvrdosti kovů, které jsou dále diskutovány normami ASTM E-23, ASTM E190, ASTM E10 a ASTM E18.
Tato příručka je navržena tak, aby vám představila základní prvky zkoušky tahem podle ASTM A370 a poskytla přehled potřebného testovacího zařízení, softwaru a vzorků. Tato příručka není považována za adekvátní náhradu za čtení a dodržování úplného standardu.
ROZDÍLY MEZI ASTM A370 A ASTM E8
ASTM A370 sdílí stejné zkušební zařízení a zkušební metody jako další hlavní standard pro testování kovů, ASTM E8. A370 se liší od E8 v tom, že dále definuje vlastnosti vzorku ocelí specifických pro několik různých typů produktů. Tyto produkty pojednávají o zkoušení tyčí, trubek, spojovacích prvků a kulatých drátů a jsou zahrnuty v přílohách k ASTM A370 spolu s některými procedurálními objasněním. Je důležité si uvědomit, že ačkoli připojené oddíly doplňují obecnou část normy, v případě konfliktu často převažuje norma produktu.
Co je měřeno?
Ačkoli ASTM A370 odkazuje na různé typy zkoušek, je hlavním zaměřením zkouška tahem. Nejčastěji měřené vlastnosti jsou následující:
Modul pružnosti - Měření odolnosti materiálu proti elastické deformaci
Mez kluzu - napětí, při kterém se materiál trvale deformuje
Pevnost v tahu - maximální síla nebo napětí, které je materiál schopen udržet
Redukce plochy - Měření tažnosti materiálu
Celkové prodloužení - Měření procentního zvýšení délky po přetržení
SYSTÉM ZKOUŠENÍ MATERIÁLŮ
Protože se testování ASTM A370 provádí na tak široké škále ocelových výrobků a geometrií vzorků, požadavky na sílu systému se mohou značně lišit. Průmyslová řada společnosti Instron nabízí testovací rámy vhodné pro testování obrobených nábojů z nerezové oceli (300 kN) až po trubkové výrobky se silnou stěnou (2000 kN). Zátěžové rámy řady Industrial zahrnují kuličkové šrouby a sloupy s vysokou tuhostí, měření zatížení tenzometru a eliminaci vůle pro dlouhou životnost. Tyto vlastnosti přispívají k lepšímu výkonu tím, že produkují přesnější výsledky a minimalizují energii uloženou během zkoušky, což je zvláště patrné při zkoušení vysoce pevných materiálů, jako jsou pružinový drát a spojovací prvky s velkým průměrem.
Tažné vzorky
Geometrie vzorků ASTM A370 se může pohybovat od frézovaných kulatých, plochých nebo jak jsou vyráběny. Norma definuje rozměry pro mnoho běžných typů vzorků, včetně tyčí, trubek, spojovacích prvků, drátů a kulatých vzorků.
ZKUŠEBNÍ METODY
Stejně jako u nejběžnějších standardů pro testování kovů popisuje ASTM A370 tři typy kontrolních testů: kontrolu rychlosti stresu, kontrolu rychlosti deformace a kontrolu posunutí hlavy. U ASTM E8 / E8M se tyto typy kontrol označují jako metody A, B a C. V ASTM A370 se kontrola v tahu týká metod ASTM E8 / E8M s přidáním určitých výpočtů specifických pro různé materiály a aplikace v rámci normy ASTM A370. Výrobci běžně provádějí testy využívající posunutí příčné hlavy po celou dobu trvání zkoušky, nebo se spoléhají na řízení rychlosti napětí prostřednictvím výpočtu modulu pružnosti a poté po zbytek zkoušky přepnou na řízení posunutí příčné hlavy.
GRIPY A ROZMĚRY
I když existuje mnoho různých technologií uchopení vhodných pro testování kulatých a plochých materiálů, hydraulické klínové nebo boční úchyty jsou populární a všestranné možnosti, ačkoli některé materiály v ASTM A370 (například trubky a spojovací prvky) vyžadují konkrétnější řešení.
Příloha 1 - Bar
Tato příloha pokrývá rozměry vzorku a požadavky na délku měřidla extenzometru pro válcované za tepla a za studena hotové tyče pro ploché, kulaté, čtvercové, šestihranné a osmihranné vzorky. Při zkoušení se obecně doporučují proporcionální klínové čelisti. Avšak díky své extrémně vysoké pevnosti v tahu může některý tyčový materiál (zejména typ používaný k výrobě pružin) způsobit vážné poškození čelních ploch standardního klínového úchytu, když se během zkoušky v tahu setkáte s prokluzem. V těchto případech doporučujeme boční neproporcionální uchopení, aby se materiál bezpečněji držel během zkoušky a při poruše vzorku.
Všechny vzorky tyčí válcované za tepla vyžadují pro měření deformace nástroj o rozměru 8 ”, protože jsou plné a neobrobené. Vhodnými možnostmi pro extenzometr jsou buď Instron AUTOX750 s nastavitelnou délkou měřidla, nebo ruční Clip-on s měřicí délkou 8 ”, například Instron řady E W-6280-8 a W-6280-200. Materiál válcovaný za tepla bohužel nelze testovat pomocí bezkontaktního extenzometru, jako je AVE2 společnosti Instron, protože zbytky okují během testování způsobí, že značky měřidla spadnou ze vzorku, nebo způsobí, že přístroj ztratí místo značek.
Vzorky materiálu za studena mají řez zmenšený obráběním a jako takový použijte vhodný extenzometr o délce 2 “, jako je AUTOX750, AVE2, nebo ruční Clip-on. Extenzometry třídy B2 jsou vhodné pro určení Rp0,2%, ale doporučuje se zařízení třídy B1.
Příloha 1 rovněž pokrývá požadavky na zkoušení ohybem pro tyče válcované za tepla i za studena. Zkoušky se provádějí na materiálu s úplným průřezem, pokud to rozměry materiálu dovolí, a v příloze jsou v případě potřeby uvedeny rozměry obráběných vzorků. Zkoušky ohybem se provádějí za účelem vizuální kontroly materiálu na povrchové praskliny a vyžadují přípravky pro ohybové zkoušky Instron W-6810 a W-6812.
Příloha 2 - Potrubí a trubky
Při testování trubkových produktů, jako jsou trubky s plným průřezem nebo vzorky z kostních kostí vyříznuté z trubky nebo trubky, je přiměřené a ekonomické řešení přiměřeným úchopem klínu. Pokud není žádoucí zploštění vzorků s kostními kostmi, doporučujeme použít sady zakřivených čelistí, které jsou obzvláště užitečné pro testování vzorků se silnými stěnami a vyšší pevností v tahu, protože eliminují prokluz a zvyšují přesnost přetvoření na začátku zkoušky.
Řešení pro měření napětí pro potrubí a trubky mohou být buď automatické kontaktní extenzometrů, jako je AUTOX750, nebo ruční, jako je řada Instron W-6280. Pro testování trubkových produktů s plným průřezem může AUTOX750 akceptovat maximální průměr vzorku 100 mm s délkou měřenou 2 ". Extensometrie třídy B2 je vhodná pro 0,2% offset, ale doporučuje se zařízení třídy B1.
Příloha 2 také popisuje několik tlakových zkoušek k prokázání tažnosti určitých trubkových výrobků, včetně zkoušek zploštění, zploštění, rozdrcení, příruby, rozšíření, ohybu a příčného vedení ohybu. Základní kompresní desky a matrice mohou snadno uspokojit mnoho z těchto testů, s výjimkou testu s ohybem, pro který společnost Instron nabízí přípravek W-6810.
Příloha 3 - Spojovací prvky
Testování spojovacího materiálu vyžaduje speciální uchopovací příslušenství, které podporuje hlavu spojovacího prvku a koncentruje tahové napětí na závitovou část vzorku. Skládají se z držáků šroubů a podložek různých průměrů, úhlů, závitů a roztečí, aby odpovídaly každé konkrétní velikosti spojovacího prvku. V případě, že je spojovací prvek příliš velký na to, aby mohl být testován na daném testovacím systému, je přípustné pro testování zpracovat tradiční 0,505 ”vzorek se standardní délkou 2”. Kromě axiálních zkoušek jsou důležité také dva typy smykových zkoušek (dvojité a jednoduché), které jsou vyžadovány normami ASTM F-606 a MIL-STD 1312, spolu s kontrolní zkouškou matic s trnem odolným proti matici.
Extensometr se obecně při zkouškách spojovacích prvků nevyžaduje, i když může být užitečný. Vhodnou volbou je Instron W-E439.
Příloha 4 - Kulatý drát
Příloha 4 se zaměřuje hlavně na dva typy uchopení pro kulaté výrobky z drátu: sekundární klínový úchop a vačkový úchop. Obě tato řešení jsou považována za vhodná pro testování drátu s nízkou kapacitou, který je rovněž tvárný. Délka měřidla pro testování vzorků kruhového drátu s plným průřezem je 10 ". Zlomení v čelisti může být běžnou výzvou při testování tohoto typu vzorku, protože když dojde k poruše vzorku blízko úchopů, výsledky testu nejsou považovány za reportovatelné. Z důvodu toto je důležité seřízení rukojeti. Pokud je nutné měření napětí, je vhodné připevňovací zařízení o rozměru 10 ”, stejně jako automatické řešení, jako je AUTOX750.
Příloha A5 - Charpytest
Charpyho nárazové zkoušky pro celkovou absorbovanou energii jsou podrobně popsány jak v obecné části A370, tak v příloze A5. Toto je požadovaná zkouška při výrobě většiny ocelí popsaných v normě. Rozměry vzorků jsou dobře definované a jsou zahrnuty i obrázkové příklady různých typů selhání. Pro více podrobností odkazuje ASTM A370 na rázový standard Charpy ASTM E-23. Instron nabízí vhodná řešení od 300 joulů do 900 joulů, jako je systém MPX se softwarem Bluehill Impact.
VÝPOČTY A VÝSLEDKY
Všechny výpočty požadované při testování ASTM A370 jsou již předem nakonfigurovány do Bluehill Universal. Pro ty, kteří dávají přednost začátku od nuly a sestavení vlastní metody, lze snadno nakonfigurovat ruční zadávání výpočtů pro testování podle ASTM A370. Balíček metod pro kovy také poskytuje předem připravené metody pro všechny následující standardy: ASTM E8 / E8M, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, ISO 6892-1, EN10002, ISO 10113 a ISO 1027