دو نمونه کششی از همان اکستروژن آلومینیوم ماشین کاری می شوند.
همان آلیاژ. همان خلق و خو. ابعاد نمونه تقریبا یکسان.
مقاومت کششی نهایی آن ها تقریبا یکسان است، اما یکی از آن ها کشیدگی قابل توجهی کمتر را گزارش می کند.
آیا یک نتیجه اشتباه است؟
نه لزوما.
قبل از پرسش از ماده، بررسی کنید هر نمونه از کجا آمده، جهت گیری آن نسبت به جهت اکستروژن، طول گیج اصلی، نحوه اندازه گیری کرنش، اینکه آیا هر یک از نمونه ها در دسته ها لیز خورده اند و کجا شکستگی رخ داده است.
این همان چیزی است که یک تست کشش آلومینیومی ASTM B557 در ASTM B557
ASTM B557-15(2023) شامل آزمایش کشش محصولات آلومینیوم و آلیاژ منیزیم و ریخته گری شده است، به استثنای فویل آلومینیوم. ASTM آزمایش کششی را به عنوان روشی برای به دست آوردن اطلاعات مقاومت و انعطاف پذیری تحت تنش کششی تک محوری توصیف می کند که کاربردهایی شامل مقایسه مواد، توسعه آلیاژ، کنترل کیفیت و طراحی تحت شرایط مناسب است.
در آزمایشگاه، انتخاب ASTM B557 در نرم افزار تست تنها آغاز کار است.
نتیجه بستگی به نمونه، سیستم اندازه گیری و میزان تمیزکاری بار کششی به بخش گیج دارد.
آنچه ASTM B557 واقعا اندازه گیری می کند
یک دستگاه تست یونیورسال به طور مستقیم "مقاومت کششی" را اندازه گیری نمی کند.
سلول بار نیرو را اندازه گیری می کند. اکستنزومتر یا سیستم اندازه گیری کرنش دیگر، تغییر شکل را در بخش مشخصی از نمونه اندازه گیری می کند.
این اندازه گیری ها تنها پس از در نظر گرفتن هندسه نمونه اصلی به خواص مهندسی تبدیل می شوند.
برای تنش مهندسی:
σ = F / A₀
که
For engineering strain:
ε = ΔL / L₀
که ΔL تغییر طول گیج است و L₀ طول اصلی گیج است.
دو نمونه را در نظر بگیرید که هر دو به ۱۵ کیلو نیوتن می رسند.
اگر نمونه A مساحت اصلی ۵۰ میلی متر مربع داشته باشد:
15,000 / 50 = 300 MPa
اگر نمونه B مساحت اصلی ۷۵ میلی متر مربع داشته باشد:
15,000 / 75 = 200 MPa
سلول بار همان نیروی بیشینه را اندازه گیری کرد. تنش مهندسی محاسبه شده بسیار متفاوت است.
همین اصل برای کشیدگی نیز صدق می کند. گسترش تنها زمانی معنا دارد که به طول گیج و روش اندازه گیری مناسب مربوط باشد.
خواندن منحنی کششی آلومینیوم
آزمون کششی زمانی بسیار مفیدتر می شود که نتیجه به عنوان پاسخ ماده در نظر گرفته شود تا یک مقدار واحد بیشینه نیروی.
در ابتدای منحنی تنش-کرنش آلومینیومی معمولی، تغییر شکل عمدتا الاستیک است. با ادامه بارگذاری، تغییر شکل دائمی آغاز می شود و نمونه وارد ناحیه پلاستیک می گردد.
تنش تا رسیدن نمونه به حداکثر تنش مهندسی خود — مقاومت کششی نهایی (UTS) — افزایش می یابد.
فراتر از UTS، تغییر شکل ممکن است به طور فزاینده ای محلی شود. گردن گیری دچار می شود و در نهایت شکستگی رخ می دهد.
بنابراین یک منحنی می تواند چندین قطعه مختلف اطلاعات ارائه دهد.
دو نمونه را در نظر بگیرید:
با نگاه فقط به UTS، این نمونه ها تقریبا یکسان به نظر می رسند.
انعطاف پذیری آن ها داستان متفاوتی را روایت می کند.
استحکام بازدهی، UTS و کشیدگی بنابراین روش های قابل جایگزینی برای توصیف «استحکام» نیستند. آن ها نمایانگر جنبه های متفاوتی از پاسخ کششی هستند.
منحنی کامل مزیت دیگری اضافه می کند: زمینه.
یک انگشت اولیه غیرمعمول، تغییر در شیب اولیه یا رویداد غیرمنتظره قبل از حداکثر بار می تواند چیزی را آشکار کند که جدول نتایج نهایی نشان نمی دهد.
چرا مقاومت تسلیم به اندازه گیری کرنش بستگی
داردبسیاری از آلیاژهای آلومینیوم نقطه تسلیم واضح و مشخص شده ای را که معمولا در برخی فولادها دیده می شود، نشان
نمی دهند.در عوض، اثبات یا مقاومت تسلیم می تواند با استفاده از روش آفست تعیین شود.
آفست آشنای 0.2٪ آفست این اصل را نشان می دهد.
ابتدا بخش الاستیک پاسخ تنش-کرنش تعیین می شود. خطی موازی با آن شیب توسط جابجایی کرنش مشخص شده جابجا می شود. تقاطع خط آفست و منحنی تنش-کرنش، مقاومت اثبات/تسلیم متناظر را تعریف می کند.
برای آزمایشگاه، بخش دشوار ترسیم خط آفست نیست.
این داده های کرنش قابل اعتماد در ناحیه ای است که تقاطع در آن محاسبه می شود.
حرکت سر عرضی به طور خودکار کرنش نمونه نیست
کراس هد متعلق به کل سیستم تست مکانیکی است.
حرکت آن می تواند شامل گسترش نمونه، نشستن دسته ها، تطابق با دستگاه، تغییر شکل چراغ و سایر حرکات درون قطار بار باشد.
حرکت سر عرضی ۱.۰۰ میلی متر نباید به طور خودکار به عنوان ۱.۰۰ میلی متر امتداد در بخش گیج نمونه تعریف شده تفسیر شود.
اکستنزومتر به گونه ای متفاوت به مسئله نزدیک می شود که تغییر شکل را روی طول گیج مشخصی روی خود نمونه اندازه گیری کند.
این تمایز به ویژه برای نتایج وابسته به کرنش مانند اثبات/مقاومت تسلیم اهمیت دارد.
یک ماشین می تواند حداکثر نیرو را به دقت اندازه گیری کند و در صورت عدم مناسب بودن کانال کرنش، برای اندازه گیری مقاومت اثبات پیکربندی ضعیفی داشته باشد.
ظرفیت و دقت نیرو ماشین تنها بخشی از سیستم کششی است.
نمونه بخشی از اندازه گیری است
ظرفیت ماشین اغلب بیشتر از هندسه نمونه مورد توجه قرار می گیرد.
برای تست کشش، این موضوع می تواند بحث تجهیزات را به سمت اشتباه سوق دهد.
یک کوپن نازک و تخت که از ورق آلومینیوم ماشین کاری شده و یک نمونه گرد ماشین کاری شده از میله ممکن است نیروهای حداکثری مشابهی تولید کنند. آن ها همچنان می توانند به تنظیمات بسیار متفاوتی برای گرفتن و اندازه گیری کرنش نیاز داشته باشند.
مساحت مقطع اصلی بنیادی است زیرا نیرو را به تنش مهندسی تبدیل
می کند.برای یک بخش مستطیلی:
A₀ = عرض × ضخامت
For a round section:
A₀ = πd² / 4
بنابراین خطا در عرض، ضخامت یا قطر بر تنش محاسبه شده در طول آزمون تأثیر می گذارد.
طول گیج هدف متفاوتی دارد: مرجع کرنش و کشیدگی را تعیین می کند.
یک میلی متر کشش در طول گیج کوتاه نمایانگر همان کرنش یک میلی متر روی طول گیج بلندتر نیست.
بخش کاهش یافته و هندسه انتقال نیز اهمیت دارد. بار باید بدون تمرکز تنش محلی غیرضروری وارد ناحیه گیج مورد نظر شود.
اینجاست که آماده سازی نمونه بخشی از آزمایش می شود.
یک بره، لبه آسیب دیده، علامت ماشین کاری، انتقال ضعیف یا شکاف ناخواسته می تواند به عنوان منبع ترجیحی شکستگی انتخاب شود. اگر چندین نمونه به طور مکرر به دلیل یک نقص ماشین کاری خراب شوند، افزایش ظرفیت ماشین مشکل را حل نخواهد کرد.
نمونه های تخت و گرد ممکن است حتی هنگام آزمایش روی همان UTM به هندسه های فک و آرایش اکستنسومتر متفاوتی نیاز
داشته باشند.فریم تنها یکی از اجزای سیستم اندازه گیری است.
Same همه oy, Different sampling direction
یک تأمین کننده یک نتیجه کششی را گزارش می دهد. آزمایشگاه بازرسی ورودی شما گزارش دیگری می دهد.
قبل از مقایسه ماشین ها، نمونه ها را مقایسه کنید.
محصولات آلومینیومی نورد شده، ورق و اکسترود شده می توانند در نتیجه فرآوری، خواص مکانیکی جهت دار پیدا کنند.
نمونه ای که به صورت طولی نسبت به جهت پردازش اولیه گرفته شود، لزوما از نظر مکانیکی معادل نمونه ای که به صورت عرضی گرفته می شود، نیست.
شیمی ممکن است همان باشد.
ممکن است فضا یکسان باشد.
جهت ساختار ماده نسبت به بار کششی این
گونه نیست.این موضوع به ویژه هنگام مقایسه گواهی های تأمین کننده با نتایج بازرسی ورودی اهمیت دارد. تأیید کنید که هر دو آزمایشگاه از مکان ها و جهت های نمونه برداری مشابه استفاده کرده اند قبل از اینکه تفاوت را به عنوان نشانه اختلاف ماشین در نظر بگیرند.
ASTM همچنین هشدار می دهد که نمونه های استاندارد شده که از بخش های منتخب یک ماده یا قطعه ماشین کاری شده اند، ممکن است به طور کامل استحکام و انعطاف پذیری کل محصول نهایی یا رفتار آن را در محیط های خدماتی مختلف نشان ندهند.
آنچه شکستگی می تواند به شما بگوید
وقتی نتیجه کششی مشکوک به نظر می رسد، نمونه شکسته اغلب یکی از اولین مکان هایی است که ارزش بررسی دارد.
شکستگی در ناحیه گیج مورد نظر داستان متفاوتی نسبت به شکستگی درست کنار فک دارد.
شکستگی نزدیک به چسبندگی می تواند با آسیب ناشی از گرفتن، تراز محوری نامناسب، سطح نامناسب فک، آسیب ماشین کاری یا تمرکز تنش محلی مرتبط باشد.
این یک سیگنال تشخیصی است—نه به طور خودکار دلیلی برای رد نتیجه. پذیرش همچنان به آزمون مربوطه و الزامات محصول بستگی دارد.
Slippage داستان متفاوتی را روایت می کند.
اگر نمونه هنگام بارگیری نسبت به فک ها حرکت کند، بخشی از حرکت سیستم اندازه گیری شده ناشی از لغزش است نه تغییر شکل نمونه مورد نظر.
برای سطوح آلومینیومی نسبتا نرم، گریپ دو وظیفه دارد: انتقال نیروی کششی مورد نیاز بدون لغزش و جلوگیری از ایجاد محل خرابی ناخواسته.
همسویی به همین دلیل اهمیت دارد.
شرط مورد نظر عمدتا کشش تک محوره است. نصب نمونه خارج از محور می تواند باعث ایجاد خمشی شود که هرگز جزو نیاز به ماده نبوده است.
 ,至少大于150KB,保证图片质量.webp)
وقتی اعداد با هم مطابقت ندارند، از اینجا شروع کنید.
نتایج غیرمنتظره همه علت یکسانی ندارند. این الگو معمولا مفیدتر از این است که دو عدد با هم تفاوت دارند.
به همین دلیل حفظ کامل منحنی کششی در طول عیب یابی مفید است.
عدد نهایی به شما می گوید چه چیزی گزارش شده است.
منحنی می تواند به نشان دادن <شروع قوی data="14625" data-end="14633">زمانی که تست شروع به رفتار متفاوت کرد، کمک کند.
نمونه می تواند به توضیح منشأ تفاوت کمک کند.
ASTM B557، B557M و ASTM E8/E8M
ASTM B557/B557M و E8/E8M روش های تست کشش مرتبط هستند، اما نباید به عنوان نام های قابل تعویض در نظر گرفته شوند.
ASTM در حال حاضر B557-15(2023) و B557M-15(2023) را به عنوان فعال فهرست کرده است. B557 محصولات آلیاژ آلومینیوم و منیزیم چکش کاری شده و ریخته گری شده را پوشش می دهد، در حالی که B557M معادل متریک آن است.
ASTM E8/E8M دامنه وسیع تری را شامل آزمایش کششی مواد فلزی به طور کلی می کند؛ نسخه فعال فعلی E8/E8M-25 است.
قاعده عملی ساده است:
از روش و ویرایش مورد نیاز در نقشه برداری، مشخصات مواد، الزامات خرید یا روش مشتری استفاده کنید.
فقط به این دلیل که نمونه آلومینیومی است، روشی را انتخاب نکنید.
از بارگذاری نمونه تا پیکربندی ماشین
عدد ASTM ظرفیت ماشین را تعیین نمی کند.
همچنین نام گذاری آلیاژ نیز چنین نیست.
با مقاومت کششی مورد انتظار و سطح نمونه اصلی شروع کنید:
نیروی حداکثری مورد انتظار ≈ UTS مورد انتظار × A₀
فرض کنید یک نمونه تخت مقطع کاهش یافته ای از موارد زیر داشته باشد:
12.5 mm × 3.0 mm
Original area:
37.5 mm²
اگر UTS مورد انتظار باشد:
310 MPa
then:
F ≈ 310 × 37.5
F ≈ 11,625 N ≈ 11.6 kN
حالا یک سطح مقطع بسیار بزرگ تر را در نظر بگیرید:
A₀ = 250 mm²
با UTS مورد انتظار:
350 MPa
نیروی بیشینه تخمینی به صورت زیر می شود:
350 × 250 = 87,500 N
or:
87.5 kN
هر دو نمونه آلومینیومی هستند.
نیازهای نیروی آن ها کاملا متفاوت است.
به همین دلیل "تستر کشش آلومینیوم" یک مشخصات ظرفیت ماشین نیست.
همه oy name ظرفیت ماشین را تعیین نمی کند. استحکام مورد انتظار × مساحت نمونه این کار را می کند.
force capacity فقط اولین بررسی است
پس از مشخص شدن نیروی کار مورد انتظار، بقیه سیستم کششی قابل پیکربندی است.
برای ITM-LAB، بازه های UTM مربوطه عبارتند از:
RS-8000: 10–50 kN
RS-8000A: 100–300 kN
مثال 11.6 کیلو نیوتن در بازه ای قرار می گیرد که می تواند به پیکربندی RS-8000 منجر شود. نیاز ۸۷.۵ کیلو نیوتن از این بازه فراتر رفته و بحث را به سمت پلتفرم با ظرفیت بالاتر مانند RS-8000A سوق خواهد داد.
اما ظرفیت فریم به تنهایی کافی نیست.
پیکربندی کامل باید همچنین محدوده سلول بار، هندسه نمونه تخت یا گرد، انتخاب دسته و فک، طول گیج، نیاز به اکستنسومتر، فضای تست موجود، گسترش مورد انتظار، روش کنترل و گزارش دهی مورد نیاز را نیز در نظر بگیرد.
یک ماشین ۵۰ کیلو نیوتن به طور خودکار بهترین سیستم اندازه گیری برای هر نمونه ای که نیروی شکستن آن کمتر از ۵۰ کیلو نیوتن باشد، نیست.
محدوده کاری هم اهمیت دارد.
A Quick Configuration Example
یک آزمایشگاه بازرسی ورودی را در نظر بگیرید که کوپن های اکستروژن آلومینیوم را آزمایش می کند.
استاندارد: ASTM B557M
مساحت اصلی: 6 0 mm²
UTS مورد انتظار: تقریبا 320 MPa
نتایج مورد نیاز: مقاومت تسلیم، UTS، کشیدگی، منحنی کامل تنش-کرنش
برآورد اولیه بیشینه نیرو به شرح زیر است:
320 × 60 = 19,200 N = 19.2 kN
که به سمت برد نیروی پیکربندی RS-8000 اشاره دارد.
اما نقشه نمونه هنوز لازم است.
سؤالات بعدی این است که آیا نمونه صاف یا گرد است، کدام گریپ مناسب است، طول گیج مشخص شده، آیا اثبات/مقاومت تسلیم نیاز به اکستنزومتر دارد، چقدر حرکت آزمایشی لازم است و آزمایشگاه انتظار دارد چند نمونه اجرا کند.
محاسبه ۱۹.۲ کیلو نیوتن نیاز تقریبی بار را مشخص می کند.
کل سیستم تست را مشخص نمی کند.
چه مواردی باید در RFQ ASTM B557 بگنجانید
رسم نمونه معمولا مفیدتر از ظرفیت ماشین حدس زده شده است.
اگر نیروی مورد انتظار نامشخص باشد، ابعاد نمونه و مقاومت کششی مورد انتظار را ارسال کنید.
ما می توانیم تخمین بزنیم:
Expected Force ≈ UTS × A₀
اگر مقاومت مورد انتظار نیز نامشخص باشد، آلیاژ، تمپر، فرم محصول و رسم نمونه برای شروع بحث پیکربندی کافی است.
FAQ
ASTM B557 چه مواردی را پوشش می دهد؟
ASTM B557 آزمایش کشش محصولات آلومینیوم و آلیاژ منیزیم فورفورژه و ریخته گری شده را پوشش می دهد، به جز فویل آلومینیوم. ASTM آزمایش کششی را به عنوان ارائه اطلاعاتی درباره مقاومت و انعطاف پذیری تحت تنش کششی تک محوری توصیف می کند.
تفاوت بین ASTM B557 و B557M چیست؟
B557 نسخه اینچ پوند و B557M نسخه متریک است. آزمایشگاه ها باید روش خاصی را که در مشخصات حاکم مورد نیاز است، دنبال کنند و صرفا یک مجموعه آزمایش را به مجموعه آزمایشی دیگر تبدیل نکنند. در حال حاضر ASTM هر دو B557-15(2023) و B557M-15(2023) را به عنوان فعال فهرست کرده است.
ASTM B557 یا ASTM E8/E8M—کدام را باید استفاده کنم؟
از مشخصات مواد، نقشه برداری، الزامات خرید یا روش مشتری پیروی کنید. B557/B557M به طور خاص محصولات آلومینیوم و آلیاژ منیزیم را پوشش می دهد، در حالی که ASTM E8/E8M به طور گسترده تر به آزمایش کشش فلزی می پردازد.
آیا برای ASTM B557 به اکستنزومتر نیاز دارم؟
این بستگی به ویژگی های مورد نیاز و روش های مربوطه دارد. در مواردی که ویژگی های دقیق وابسته به کرنش مانند اثبات/مقاومت تسلیم لازم است، اندازه گیری کرنش اهمیت ویژه ای پیدا می کند. حرکت سر عرضی نباید به طور خودکار به عنوان کرنش دقیق مقطع گیج در نظر گرفته شود.
چه ظرفیت ماشینی برای ASTM B557 لازم است؟
ظرفیت واحد دستگاه ASTM B557 وجود ندارد. با UTS مورد انتظار × سطح مقطع اصلی شروع کنید تا حداکثر نیروی کششی را برآورد کنید، سپس محدوده سلول بار، گریپ ها، اکستنزومتر، فضای آزمایش، حرکت، کنترل و الزامات گزارش دهی را تأیید کنید.
با نقشه نمونه شروع کنید، نه کاتالوگ ماشین
مفیدترین اطلاعات برای پیکربندی تست ASTM B557 به ندرت ظرفیت ماشینی است که روی RFQ حدس زده شود.
این نمونه است.
مساحت مقطع تعیین می کند که مقاومت ماده چگونه به نیرو تبدیل می شود. اندازه گیری طول گیج و کرنش بر نحوه تفسیر تغییر شکل تأثیر می گذارد. جهت نمونه برداری می تواند پاسخ ماده اندازه گیری شده را تغییر دهد. گریپ ها تعیین می کنند که آیا بار به طور تمیز به بخش گیج می رسد یا خیر. و خود شکستگی می تواند مشکلاتی را آشکار کند که هرگز در جدول نتایج نهایی ظاهر نمی شوند.
یک مسیر انتخاب عملی به شرح زیر است:
نمونه → مقاومت مورد انتظار → نیروی مورد انتظار → اندازه گیری کرنش → گیره ها → دستگاه → فضایی آزمایش
برای کاربردهای کششی آلومینیوم در محدوده کاری مناسب،
