topofpage
- wielkość i kształt próbki
- procedura badania wytrzymałości na rozciąganie
- wpływ prędkości badania
- wpływ urządzeń do badania wytrzymałości na rozciąganie
Badanie wytrzymałości na rozciąganie charakteryzuje kształtowanie i zachowanie strukturalne blach. Badanie polega na obciążeniu próbki o dobrze zdefiniowanym kształcie wzdłuż osi w naprężeniu, na ogół do złamania, i zarejestrowaniu wynikowego obciążenia i przemieszczenia w celu obliczenia kilku właściwości mechanicznych. Globalne normy SSI-7, a-24, D-19, J-15 określają warunki, w jakich muszą wystąpić testy.
rozmiar i kształt próbki
pełnowymiarowe próbki do prób rozciągania blach mają prostokątny przekrój na krawędziach do chwytania przez maszynę testową. Zmniejszenie szerokości w obszarze centralnym sprzyja złamaniom w monitorowanym obszarze. Te cechy geometryczne wynikają z kształtu próbki, która przypomina kość psa, co prowadzi do opisowego terminu stosowanego do próbek testowych.
Wymiary próbek kości ogonowej są związane ze standardem próby rozciągania, od którego są stosowane. ISO I, II i III (opisane w cytacie I-7) odpowiadają odpowiednio kształtom ASTMA-24, DIND-19 i JISJ-15. Rysunek 1 pokazuje kształty ości, podkreślając krytyczne wymiary szerokości i długości skrajni. Zapoznaj się z normami testowymi dotyczącymi innych wymiarów, tolerancji i innych wymagań.
Rysunek 1: pełnowymiarowe kształty próbek rozciągających dla norm ISO i (ASTM), ISO II (DIN) i ISO III (JIS).I-7, A-24, D-19, J-15
istnieją znaczne różnice w szerokości i długości skrajni tych kształtów prętów rozciągających. Chociaż pręty ASTM i JIS mają podobną długość skrajni, Szerokość paska JIS jest dwa razy większa niż pasek ASTM. Pręty ASTM i DIN mają stosunek długości skrajni do szerokości 4:1, gdzie pasek JIS ma stosunek 2: 1.
te różnice kształtu oznaczają, że obliczone wydłużenie zmienia się w zależności od stosowanej normy badania próbki, nawet podczas badania identycznego materiału. Dzięki połączeniu najkrótszej długości miernika i najszerszej próbki, wydłużenie z prętów JIS zazwyczaj są wyższe niż to, co byłoby generowane z innych kształtów.
Granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie nie są funkcją kształtu pręta rozciągającego. Wytrzymałość jest zdefiniowana jako obciążenie podzielone przez pole przekroju poprzecznego. Nawet jeśli każdy z prętów określa inną szerokość próbki (a zatem inny przekrój), obciążenie jest znormalizowane przez tę wartość, co neguje różnice w kształcie próbki.
ścinanie lub wykrawanie podczas przygotowywania próbki może utwardzać krawędzie pręta rozciągającego, co może prowadzić do uzyskania niedokładnego odwzorowania właściwości mechanicznych blachy. Normy badawcze wymagają późniejszej obróbki lub innych metod usuwania uszkodzeń krawędzi powstałych podczas przygotowywania próbki. Frezowanie lub szlifowanie próbek kości ogonowej minimalizuje wpływ przygotowania próbki może mieć na wyniki.
procedura próby rozciągania
długość miernika jest długością odniesienia stosowaną w obliczeniach wydłużenia. W zależności od standardu badania, długość miernika wynosi 2 cale, 80 mm lub 50 mm. pomnożenie szerokości i grubości w ramach długości miernika określa początkowy obszar przekroju poprzecznego przed badaniem.
Uchwyty mocno zaciskają krawędzie próbki na przeciwległych końcach. W miarę postępu badania uchwyty oddalają się od siebie z określoną szybkością lub w odpowiedzi na obciążenie przytrzymujące. Czujnik obciążenia w uchwytach lub ramie obciążenia monitoruje siłę. Ekstensometr śledzi przemieszczenie w obrębie długości skrajni. Próbki są zazwyczaj badane aż do złamania.
podczas próby rozciągania szerokość i grubość próbki kurczą się wraz ze wzrostem długości próbki testowej. Jednak te zmiany wymiarowe nie są brane pod uwagę przy określaniu naprężeń inżynieryjnych, które określa się poprzez podzielenie obciążenia w dowolnym momencie podczas badania przez początkowy obszar przekroju poprzecznego. Odkształcenie inżynierskie to wzrost długości w ramach długości miernika w stosunku do początkowej długości miernika. (Włączenie zmian wymiarowych zachodzących podczas badania wymaga obliczenia prawdziwego naprężenia i odkształcenia. Różnice między inżynierią a prawdziwym naprężeniem / odkształceniem są omówione gdzie indziej (hiperłącze do 2.3.2.1-Inżynieria/True)
wykres pokazujący naprężenie na osi pionowej i odkształcenie na osi poziomej To znana krzywa naprężenie-odkształcenie inżynierii, Rysunek 2. Z krzywej naprężenie-odkształcenie wynika wiele parametrów ważnych dla formowania blach, w tym:
- moduł sprężystości (zwany także modułem Younga)
- Granica plastyczności
- wytrzymałość na rozciąganie
- wydłużenie całkowite
- równomierne wydłużenie
- wykładnik utwardzania szczepu (zwany także wartością n)
Rysunek 2: Inżynierska krzywa naprężenia-odkształcenia, z której pochodzą właściwości mechaniczne.
wpływ prędkości testowej
konwencjonalne próby rozciągania są wykonywane z szybkością odkształcenia na tyle powolną, że można ją nazwać „quasi-statyczną.”Te wskaźniki są o kilka rzędów wielkości wolniejsze niż współczynniki deformacji podczas tłoczenia, które samo w sobie jest o kilka rzędów wielkości wolniejsze niż to, co występuje podczas wypadku.
krzywe naprężenie-odkształcenie zmieniają się wraz ze wzrostem prędkości badania, zwykle stają się silniejsze wraz ze wzrostem prędkości. Wielkość tych zmian różni się w zależności od stopnia. Istotne wyzwania istnieją przy próbie scharakteryzowania reakcji na rozciąganie przy wyższych współczynnikach odkształceń. Ulepszony sprzęt i możliwości gromadzenia danych należą do wymaganych aktualizacji.
wpływ urządzeń do prób rozciągania
zaawansowane stale O Wysokiej Wytrzymałości (AHSS) mogą stanowić wyzwanie dla starszego sprzętu testowego. Reakcja obciążenia i przemieszczenia musi odzwierciedlać tylko wkład blachy i nie może być zależna od ramy obciążenia i innych urządzeń badawczych. W taki sam sposób, w jaki niewystarczająco sztywne korony Prasy odchylają się podczas tłoczenia części AHSS, ramy obciążeniowe próby rozciągania mogą podobnie odchylać się, powodując niedokładności w pomiarach przesunięcia obciążenia.
wytrzymałość chwytu również staje się krytyczna podczas testowania próbek AHSS. Wysoka wytrzymałość blach wymaga większego nacisku na uchwyt, aby zapobiec poślizgowi próbki przez uchwyty. Uchwyty pneumatyczne, a nawet niektóre mechaniczne, mogą nie generować niezbędnego ciśnienia. Hydraulicznie uruchamiane uchwyty mogą być konieczne w miarę wzrostu wytrzymałości.