Τι είναι η Δοκιμή εφελκυσμού;
Η δοκιμή εφελκυσμού είναι η βασική μηχανική δοκιμή κατά την οποία ένα δείγμα έλκεται μονοαξονικά με ελεγχόμενο ρυθμό ενώ μετράται η συμπεριφορά δύναμης-επιμήκυνσής του. Η αντοχή διαρροής, η αντοχή εφελκυσμού, ο συντελεστής ελαστικότητας και η επιμήκυνση κατά τη θραύση υπολογίζονται από την καμπύλη που προκύπτει.
Σκοπός της Δοκιμή εφελκυσμού
Ο σκοπός είναι να προσδιοριστεί αριθμητικά η αντοχή και η ικανότητα παραμόρφωσης του υλικού υπό φορτίο, παρέχοντας στοιχεία για την αποδοχή του υλικού, την επαλήθευση της διαδικασίας και τους υπολογισμούς σχεδιασμού.
Σε ποια προϊόντα εφαρμόζεται η Δοκιμή εφελκυσμού;
- Μεταλλικά ημικατεργασμένα προϊόντα όπως φύλλο, τομή, ράβδος και σωλήνας
- Συγκολλημένες αρθρώσεις
- Πλαστικά και σύνθετα δείγματα
- Σύρμα και σχοινί
- Κόλλες και συνδετήρες
Σε ποιους τομείς χρησιμοποιείται η Δοκιμή εφελκυσμού;
Πρότυπα σχετικά με τη Δοκιμή εφελκυσμού
- ISO 6892-1
- ISO 527-1
- ISO 527-2
- ASTM E8
- ASTM D638
Συνθήκες της Δοκιμή εφελκυσμού
- Ταχύτητα δοκιμής
- Ελεγχόμενος ρυθμός παραμόρφωσης ή τάσης σύμφωνα με το πρότυπο. Οι μέθοδοι Α/Β ορίζονται στο ISO 6892-1
- Περιβάλλο
- Θερμοκρασία δωματίου (23 °C ± 5 °C) ή υψηλή/χαμηλή θερμοκρασία σύμφωνα με τις προδιαγραφές
- Μήκος μετρητή
- Ανάλογο ή μη αναλογικό μήκος μετρητή σύμφωνα με τη γεωμετρία του δείγματος
- Πλαστικά είδη
- Κλιματισμός στους 23 °C / 50% σχετική υγρασία για ISO 527
Εξοπλισμός για τη Δοκιμή εφελκυσμού
- Καθολική μηχανή δοκιμής τάσης-συμπίεσης
- Μετατροπέας δύναμης (βαθμονομημένη κυψέλη φορτίου)
- Εκτενσόμετρο ή βιντεοεκτενσόμετρο
- Λαβές και εξαρτήματα στερέωσης δείγματος
- Θάλαμος θερμοκρασίας, εάν απαιτείται
Απαιτήσεις δείγματος για τη Δοκιμή εφελκυσμού
- Για μέταλλο, δείγμα στρογγυλής ή ορθογώνιας τομής σύμφωνα με το πρότυπο
- Για πλαστικό, μια ράβδο εφελκυσμού ISO 527-2 Type 1A/1B
- Γενικά τουλάχιστον τρία δείγματα ανά σετ
- Η επιφάνεια του δείγματος πρέπει να είναι απαλλαγμένη από εγκοπές και ζημιές στη μηχανική κατεργασία
Διάρκεια της Δοκιμή εφελκυσμού
Η δοκιμή ενός μόνο δείγματος διαρκεί γενικά μερικά λεπτά. Μαζί με την προετοιμασία, την προετοιμασία και την αναφορά του δείγματος, ο τυπικός χρόνος για ένα σετ είναι μισή έως μία εργάσιμη ημέρα.
Διαδικασία της Δοκιμή εφελκυσμού
- 1Τα δείγματα προετοιμάζονται με τη γεωμετρία που ορίζεται στο πρότυπο και οι διαστάσεις τους καταγράφονται.
- 2Εάν απαιτείται, τα δείγματα προετοιμάζονται στην καθορισμένη θερμοκρασία και υγρασία.
- 3Το δείγμα τοποθετείται αξονικά στις λαβές και τοποθετείται το εκτατόμετρο.
- 4Η τάση εφαρμόζεται με τον καθορισμένο ρυθμό. η δύναμη και η επιμήκυνση καταγράφονται συνεχώς.
- 5Η φόρτωση συνεχίζει να σπάει. καταγράφεται η θέση και ο τύπος του κατάγματος.
- 6Υπολογίζονται οι τιμές αντοχής διαρροής, αντοχής εφελκυσμού και επιμήκυνσης.
Κριτήρια αποδοχής της Δοκιμή εφελκυσμού
Το κριτήριο αποδοχής δίνεται στο πρότυπο υλικού ή προϊόντος. ορίζεται τυπικά ως ελάχιστη αντοχή διαρροής, ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού και ελάχιστη επιμήκυνση κατά τη θραύση. Το κριτήριο βρίσκεται στις προδιαγραφές και όχι στην ίδια τη δοκιμή.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων
Τα αποτελέσματα αξιολογούνται ανά δείγμα και ως καθορισμένος μέσος όρος. Δείγματα που έχουν σπάσει έξω από το μήκος του μετρητή ή μέσα στις λαβές μπορεί να θεωρηθούν άκυρα, οπότε η δοκιμή επαναλαμβάνεται.
Έκθεση της Δοκιμή εφελκυσμού
- Εφαρμοσμένο πρότυπο και αναθεώρηση
- Γεωμετρία και διαστάσεις δείγματος
- Ταχύτητα δοκιμής και συνθήκες περιβάλλοντος
- Τιμές αντοχής διαρροής, αντοχής εφελκυσμού και επιμήκυνσης
- Καμπύλη δύναμης-επιμήκυνσης και τύπος θραύσης
Διαπίστευση
Η EUROLAB κατέχει διεθνώς αναγνωρισμένη διαπίστευση που λαμβάνεται από φορείς διαπίστευσης που συμμετείχαν στις συμφωνίες πολυμερούς αναγνώρισης IAF και ILAC, σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 για εργαστηριακές δοκιμές, το ISO/IEC 17020 για την επιθεώρηση και την επιτήρηση και το ISO/IEC 17021-1 και το σύστημα πιστοποίησης προϊόντων ISO/IEC. Αυτή η αλυσίδα διασφαλίζει ότι οι εκθέσεις και τα πιστοποιητικά που εκδίδονται γίνονται αποδεκτά παγκοσμίως.
Το εάν αυτή η δοκιμή μπορεί να προσφερθεί εντός αναγνωρισμένου πεδίου εξαρτάται από το προϊόν σας και το πρότυπο που εφαρμόζεται. Δεδομένου ότι η διαπίστευση βασίζεται στη μέθοδο, το πεδίο εφαρμογής επιβεβαιώνεται γραπτώς στο στάδιο της προσφοράς.
Πεδίο εφαρμογής και εξουσιοδοτήσειςΣχετικοί Κανονισμοί
- Πρότυπα υλικών προϊόντων
- Απαιτήσεις συγκόλλησης-διαδικασίας-προσόντων
Mekanik Testler — Τι καλύπτει αυτός ο τομέας δοκιμών;
Η παρακάτω ενότητα περιγράφει τον τομέα στον οποίο ανήκει η δοκιμή Δοκιμή εφελκυσμού· οι συνθήκες και τα κριτήρια αποδοχής αυτής της συγκεκριμένης δοκιμής δίνονται στις παραπάνω ενότητες. Το πεδίο εφαρμογής που αφορά το προϊόν σας επιβεβαιώνεται εγγράφως στο στάδιο της προσφοράς.
Οι μηχανικές δοκιμές μετρούν πώς συμπεριφέρεται ένα υλικό ή εξάρτημα υπό δύναμη. Η οικογένεια εκτείνεται από στατική φόρτιση (εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη) έως εξαρτώμενη από τον χρόνο συμπεριφορά (κόπωση, ερπυσμός), και από σκληρότητα και φθορά έως δυσθραυστότητα.
Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των δοκιμών είναι ότι το αποτέλεσμα αναφέρεται ως ιδιότητα υλικού. Το όριο διαρροής ή η σκληρότητα δεν είναι απόφαση συμμόρφωσης· είναι αριθμητικά δεδομένα με τα οποία θα συγκριθεί ο σχεδιασμός και το πρότυπο προϊόντος. Οι εκθέσεις μηχανικών δοκιμών επομένως συνήθως αποτελούν είσοδο για μηχανική απόφαση παρά για έγκριση προϊόντος — επιλογή υλικού, συντελεστής ασφαλείας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής.
Η διάκριση μεταξύ στατικής και δυναμικής συμπεριφοράς είναι το κλειδί για την κατανόηση του τομέα. Ένα εξάρτημα μπορεί να φαίνεται εντελώς αφόρτιστο υπό στατικό φορτίο αλλά να σπάει υπό επαναλαμβανόμενη φόρτιση· η θραύση κόπωσης συμβαίνει σε τάσεις πολύ κάτω από το όριο διαρροής και δεν δίνει προειδοποίηση. Για περιστρεφόμενα, δονούμενα ή κυκλικά φορτιζόμενα εξαρτήματα, μια δοκιμή εφελκυσμού μόνη της δεν αποτελεί επομένως επαρκές αποδεικτικό στοιχείο.
Οι συνθήκες δοκιμής καθορίζουν το αποτέλεσμα, και αυτό είναι κρίσιμο για την αναγνωσιμότητα της έκθεσης: γεωμετρία δοκιμίου, ρυθμός φόρτισης, θερμοκρασία, ρύθμιση συνθηκών και διάταξη σύσφιξης. Το ίδιο υλικό δίνει διαφορετικές τιμές υπό διαφορετικές συνθήκες. Στα πλαστικά η επίδραση ρυθμού είναι πολύ έντονη, στα μέταλλα η επίδραση θερμοκρασίας· στα σύνθετα ο προσανατολισμός του δοκιμίου αλλάζει εντελώς το αποτέλεσμα.
Η σκληρότητα είναι η πιο κακώς χρησιμοποιούμενη μέτρηση στον τομέα. Επειδή είναι γρήγορη, σχεδόν μη καταστροφική και φθηνή, χρησιμοποιείται συχνά αντί της αντοχής. Υπάρχουν πίνακες μετατροπής σκληρότητας σε αντοχή, αλλά είναι κατά προσέγγιση και εξαρτώνται από την ομάδα υλικού· η χρήση τους ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού είναι λανθασμένη.
Η πλευρά της μηχανικής θραύσης απαιτεί ειδική επάρκεια. Οι μετρήσεις δυσθραυστότητας και ρυθμού ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό πόσο θα αντέξει μια ρηγματωμένη κατασκευή· αποτελούν τη βάση του σχεδιασμού ανοχής βλάβης σε τομείς όπως εξοπλισμός υπό πίεση, αεροπορικές κατασκευές και αγωγοί.
Ομάδες μεθόδων σε αυτόν τον τομέα
Στατικές δοκιμές
Εφελκυσμός, θλίψη, κάμψη, διάτμηση και στρέψη. Λαμβάνονται όριο διαρροής και αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση και μέτρο ελαστικότητας.
Δοκιμές κρούσης
Κρούση εντομής Charpy και Izod· η συμπεριφορά μετάβασης εύθραυστου-όλκιμου του υλικού καθορίζεται συναρτήσει της θερμοκρασίας.
Σκληρότητα
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore και μικροσκληρότητα. Πολύτιμη για το βάθος επεξεργασίας επιφάνειας και τοπικές διαφορές αντοχής.
Κόπωση
Αξονική κόπωση ελεγχόμενη από δύναμη και παραμόρφωση, κόπωση κάμψης· καμπύλες S-N και όριο αντοχής.
Ερπυσμός και χαλάρωση τάσης
Συμπεριφορά υπό μακροχρόνιο φορτίο σε υψηλή θερμοκρασία· καθοριστική για υλικά λεβήτων, στροβίλων και εξοπλισμού υπό πίεση.
Μηχανική θραύσης
Δυσθραυστότητα επίπεδης παραμόρφωσης, ολοκλήρωμα J, CTOD και ρυθμός ανάπτυξης ρωγμής κόπωσης.
Φθορά και τριβή
Φθορά Taber και περιστρεφόμενου τυμπάνου, μετρήσεις συντελεστή τριβής.
Συχνές συγχύσεις σε αυτόν τον τομέα
- Ο υπολογισμός αντοχής από σκληρότητα είναι κατά προσέγγιση· δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μόνο αποδεικτικό στην αποδοχή υλικού.
- Η επαρκής στατική αντοχή δεν αποδεικνύει την αντοχή σε κόπωση· ένα κυκλικά φορτιζόμενο εξάρτημα απαιτεί ξεχωριστή δοκιμή.
- Αν δεν αναφέρονται ο ρυθμός δοκιμής και η θερμοκρασία, το αποτέλεσμα δεν είναι συγκρίσιμο — ιδίως σε πολυμερή και σύνθετα υλικά.
- Ένα δοκίμιο δοκιμής και το πραγματικό εξάρτημα ενδέχεται να μην δίνουν την ίδια τιμή· ο προσανατολισμός καλουπιού, οι γραμμές συγκόλλησης και οι διαφορές επιφανειακής επεξεργασίας έχουν όλες επίδραση.
- Μια τιμή αντοχής που δίνεται για ένα σύνθετο υλικό χωρίς αναφορά στον προσανατολισμό του δοκιμίου είναι χωρίς νόημα.
- Τα αντίστοιχα ASTM και ISO μετρούν το ίδιο μέγεθος αλλά χρησιμοποιούν διαφορετική γεωμετρία δοκιμίου· τα αποτελέσματα δεν θεωρούνται άμεσα ισοδύναμα.
Ποιες αποφάσεις υποστηρίζουν αυτά τα αποτελέσματα
- Επαλήθευση σχεδιασμού και επιλογή υλικού
- Έλεγχος εισερχόμενου υλικού και έγκριση προμηθευτή
- Πλήρωση των μηχανικών απαιτήσεων του προτύπου προϊόντος
- Ανάλυση αστοχίας, πρόβλεψη διάρκειας ζωής και υπολογισμός ανοχής βλάβης
- Επαλήθευση διεργασιών θερμικής και επιφανειακής κατεργασίας
Σχετικά τεστ
Συχνές ερωτήσεις για τη Δοκιμή εφελκυσμού
Οι δοκιμές εφελκυσμού μετάλλων και πλαστικών εκτελούνται με το ίδιο πρότυπο;
Αρ. ISO 6892-1 ή ASTM E8 εφαρμόζεται για μέταλλα και ISO 527 ή ASTM D638 για πλαστικά. Η γεωμετρία του δείγματος, η ταχύτητα δοκιμής και οι συνθήκες προετοιμασίας διαφέρουν.
Πόσα δείγματα απαιτούνται;
Γενικά απαιτούνται τουλάχιστον τρία δείγματα ανά σετ. Ο ακριβής αριθμός εξαρτάται από το πρότυπο που εφαρμόζεται και τη μέθοδο στατιστικής αξιολόγησης στις προδιαγραφές σας.