آزمون کششی ASTM E8: راهنمای کامل روش و نمونه ۲۰۲۶
ASTM E8/E8M روش استاندارد آزمایش برای آزمایش کشش مواد فلزی در دمای اتاق را تعریف می کند. این مشخصات شامل الزامات دستگاه، آماده سازی نمونه، روش های آزمایش، تعیین مقاومت تسلیم و معیارهای گزارش دهی برای کنترل کیفیت، گواهی مواد و کاربردهای پژوهشی است.
این راهنما روش های پیاده سازی دقیقی را بر اساس ASTM E8-24 (نسخه فعلی) و ۲۷ سال تجربه آزمایش مواد ارائه می دهد.
---
استاندارد E8 چیست؟
عنوان کامل استاندارد:
ASTM E8/E8M: «روش های استاندارد آزمایش کشش مواد فلزی»
دامنه:
تعیین مقاومت تسلیم، مقاومت کششی، کشیدگی و کاهش سطح برای فلزات و آلیاژهای آزمایش شده در تنش در دمای اتاق (۱۰-۳۸ درجه سانتی گراد / ۵۰-۱۰۰ درجه فارنهایت) را پوشش می دهد.
مواد کاربردی:
- فلزات آهنی (فولاد کربن، فولاد ضدزنگ، فولاد ابزار)
- فلزات غیرآهنی (آلومینیوم، مس، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل)
- کامپوزیت
های فلزی - محصولات
متالورژی پودری - ریخته گری، آهنگری و محصولات فرفوراژ
تفاوت های کلیدی: E8 در مقابل E8M
- ASTM E8: واحدهای
اینچ-پوند - ASTM E8M: واحدهای متریک SI (روش های تست یکسان، سیستم های واحد متفاوت)
استانداردهای مرتبط:
- ASTM A370: آزمایش مکانیکی محصولات فولادی (ارجاع به روش های E8)
- ISO 6892-1: معادل بین المللی (برخی تفاوت های رویه ای)
- ASTM E21: آزمون کشش دمای بالا
منبع استاندارد: ASTM International (http://www.astm.org) - به صورت عمومی برای خرید در دسترس
است ---
الزامات تجهیزات آزمایش
مشخصات دستگاه تست جهانی
طبق بخش ۶ ASTM E8 - دستگاه:
اندازه گیری بار:
- دقت: در محدوده ±۱٪ از بار نشان داده شده طبق ASTM E4
- ظرفیت سلول بار: کافی برای آزمایش نمونه بدون تجاوز به ۸۰٪ مقیاس
کامل - کالیبراسیون: تأیید سالانه طبق ASTM E4 یا ISO 7500-1
کنترل نرخ کرنش:
- توانایی حفظ نرخ کرنش مشخص شده:
- ≤0.003 ثانیه⁻¹ (0.18٪ در دقیقه) تا نقطه
بازدهی - 0.05 تا 0.5 ثانیه⁻¹ (3-30٪ در دقیقه) پس از بازده
- دقت سرعت ضربدری: ±10٪ از نرخ تنظیم شده
هم راستایی:
- محور نمونه با جهت
نیروی اعمال شده تراز شده - کرنش خم <۱۰٪ از کرنش محوری طبق ASTM E1012
- استفاده از تجهیزات تأیید تراز فصلی
سیستم گرفتن
الزامات طبق بخش ۶.۳ ماده ASTM E8:
دسته های گوه ای (رایج ترین):
- طراحی
خودسفت کننده - سطوح گریپ دندانه دار (زبری سطحی ۳۲-۶۳ میکرواینچ)
- سختی سطح: حداقل Rc 60 برای نمونه های
فولادی - توزیع تنش یکنواخت را تضمین می کند
دسته های انتهای رزوه:
- برای نمونه های گرد با انتهای
رزوه دار - اعمال بار از طریق رزوه ها (نه فشرده سازی گریپ)
- کاهش غلظت تنش در مقطع گیج
پین-اند-کلویس:
- برای نمونه های ورقی با سوراخ
- قطر پین به ازای هر نمونه تلرانس
سوراخ - استفاده شده در آزمایش های هوافضا طبق مشخصات AMS
مشکل رایج:
لغزش نمونه نشان دهنده نیروی گرفتن ناکافی یا ساییدگی سطوح دسته است. وقتی دندانه ها صاف ساییده می شوند، دسته ها را تعویض کنید.
الزامات اکستنزومتر
بخش ۶.۴ ASTM E8 - اندازه گیری کرنش:
طبقه بندی طبق ASTM E83:
- کلاس B-2: دقت ±۱٪ برای تعیین
مقاومت تسلیم - کلاس B-1: دقت ±۰.۵٪ برای مدول الاستیک (که در E8 الزامی نیست اما توصیه می شود)
طول گج:
- استاندارد: ۵۰ میلی متر (۲ اینچ) برای بیشتر مواد
فلزی - جایگزین: ۲۵ میلی متر (۱ اینچ) برای نمونه های نازک یا مواد
محدود - ورق فلزی: ۲۰۰ میلی متر (۸ اینچ) برای اندازه گیری کشیدگی در نمونه های تمام عرض
نصب:
- نیروی تماس: کافی برای جلوگیری از لغزش بدون فرورفتگی نمونه
- لبه های چاقو یا نقاط
تماس گرد - قبل از شکستگی نمونه برای جلوگیری از آسیب برداشتن
روش های جایگزین:
- اکستنزومتر ویدئویی غیرتماسی (تأیید شده طبق پیوست E8 X3)
- گیج های کرنش (برای کاربردهای خاص، نیاز به کالیبراسیون دارد)
---
آماده سازی نمونه
انواع نمونه استاندارد
پیکربندی نمونه های ASTM E8:
نمونه های گرد (بخش ۷.۱)
قطر استاندارد ۱۲.۵ میلی متر (۰.۵۰۰ اینچ):
| ابعاد | نماد | اندازه (mm) | اندازه (اینچ) |
|----------------|--------|---------------|--------------------|
| قطر گیج | D | ۱۲.۵ ±۰.۱ | ۰.۵۰۰ ±۰.۰۰۴ |
| طول گیج | G | ۵۰.۰ ±۰.۱ | ۲.۰۰۰ ±۰.۰۰۴ |
| شعاع فیله | ر | حداقل ۱۰ | حداقل ۰.۳۷۵ |
| طول کلی | ل | حداقل ۲۰۰ | حداقل ۸ |
| قطر انتهایی | - | ۱۵-۲۰ معمولی | ۰.۶۲۵-۰.۷۵ معمولی |
رابطه تناسبی:
G = 4D (طول گیج = 4 × قطر)
این امر یکنواختی توزیع تنش را در اندازه نمونه ها حفظ می کند.
نمونه های کوچک گرد:
- ۶.۲۵ میلی متر قطر (G = ۲۵ میلی متر)
- ۴ میلی متر قطر (G = ۱۶ میلی متر)
- زمانی که دسترسی به مواد محدود است استفاده
نمونه های تخت (بخش ۷.۲)
مستطیلی استاندارد:
| ابعاد | نماد | اندازه (mm) | اندازه (اینچ) |
|----------------|--------|-------------------------|-------------------------|
| عرض | W | ۱۲.۵ ±۰.۲ | 0.500 ±0.010 |
| ضخامت | ت | دریافت شده یا ماشین کاری شده | دریافت شده یا ماشین کاری شده |
| طول گیج | G | ۵۰.۰ ±۰.۱ | ۲٬۰۰۰ ±۰٬۰۰۵ |
| شعاع فیله | ر | حداقل ۱۲.۵ | حداقل ۰.۵ |
| طول کلی | ل | حداقل ۲۰۰ | حداقل ۸ |
| عرض دسته | - | ۲۰ نمونه معمولی | ۰.۷۵ معمولی |
نمونه های ورق (مقطع کامل):
- ضخامت
آزمایشی به صورت دریافت شده - عرض: ۱۲.۵ میلی متر استاندارد، حداقل
۶ میلی متر - استفاده شده برای ورق نازک، نوار و فویل
- طول گج: ۵۰ میلی متر استاندارد، ۲۵ میلی متر برای عرض <۶ میلی متر
صفحات و اشکال سازه
ای میله مستطیلی:
- نسبت عرض به ضخامت نباید از ۸:۱
تجاوز کند - ضخامت: رول شده یا ماشین کاری
شده - طول گج: ۵۰ میلی متر (۲ اینچ) برای بیشتر کاربردها
الزامات آماده سازی نمونه
ASTM E8 بخش ۷ - نمونه های آزمایشی:
استانداردهای ماشین کاری:
- پوشش سطحی: ۱.۶ میکرومتر Ra (۶۳ میکرواینچ) یا بهتر
- اجتناب از نمونه های سرد یا گرم کننده هنگام ماشین کاری
- استفاده از خنک کننده برای جلوگیری از افزایش
دما - مراحل نهایی: برش های سبک با ابزارهای تیز
تلرانس های ابعادی:
- قطر یا عرض: ±۲٪ از بعد
اسمی - طول گج: ±۱٪ از طول
مشخص شده - موازی: حدود ۰.۰۸ میلی متر بالاتر از طول
گیج - صافی: بدون انحنای قابل مشاهده
علامت شناسایی:
- طول گیج بیرونی (روی بخش یا انتهای گرفته شده)
- مهر یا حکاکی
با فشار کم - اجتناب از نشانه هایی که ممکن است باعث خرابی زودهنگام
وضعیت سطح:
- حذف رسم، زنگ زدگی یا پوشش ها در بخش
گیج - تمیزکاری ساینده سبک قابل قبول
است - متالورژی سطح را تغییر ندهید
اندازه گیری و مستندسازی:
- اندازه گیری قطر یا عرض در ۳ نقطه در طول
گیج - ثبت میانگین سطح مقطع برای محاسبه
تنش - مستندسازی جهت گیری نمونه نسبت به جهت غلتیدن ماده
روش آزمایش ---
آمادگی پیش از آزمون
بخش ۸ ASTM E8 - رویه ها:
۱. شرایط محیطی:
- دمای آزمایش: ۱۰-۳۸ درجه سانتی گراد (۵۰-۱۰۰ درجه فارنهایت)
- رطوبت نسبی: مشخص نشده (توجه کنید اگر >۵۰٪ برای مواد حساس به رطوبت)
- شرایط نمونه گیری: حداقل ۱ ساعت در دمای آزمایش
۲. تأیید ابعادی:
- اندازه گیری و ثبت قطر یا عرض گیج تا نزدیک ترین 0.02 میلی متر (0.001 اینچ)
- محاسبه سطح مقطع اولیه (A₀)
- اندازه گیری و تأیید طول گیج (G₀)
۳. نصب اکستنزومتر:
- اکستنزومتر مرکزی روی طول
گیج - نصب ایمن طبق دستورالعمل
های سازنده - تأیید خوانش صفر قبل از شروع آزمایش
۴. راه اندازی ماشین:
- نصب گریپ
های مناسب - تنظیم سرعت کراس هد بر اساس نرخ کرنش مورد نیاز (نگاه کنید به بخش ۹.۱)
- تأیید بار و خوانش
های موقعیت صفر - فعال سازی جمع آوری داده (حداقل ۱۰ هرتز برای تست ایستا)
مراحل اجرای تست
مرحله ۱: نصب
نمونه - هم راستا کردن محور نمونه با محور
قاب بار - ابتدا نمونه را در دسته
پایین قرار دهید - گرفتن پایین را سفت کنید (دسته های گوه ای تحت بار اولیه خود به خود سفت می شوند)
- بالا بردن سر عرضی به انتهای
بالایی نمونه - سفت کردن گریپ
بالایی - اعمال پیش بار کوچک (۱۰-۵۰ شمنی) روی نمونه نشستن
مرحله ۲: کنترل نرخ کرنش از طریق بازده
بخش 9.1.1 ASTM E8 - نرخ آزمایش:
روش A - کنترل نرخ کرنش (ترجیحی):
- تنظیم نرخ کرنش ≤0.003 ثانیه⁻¹ (≤0.18٪/دقیقه یا ≤10٪/ساعت)
- حفظ نرخ کرنش ثابت از صفر تا نقطه
تسلیم - نیاز به کنترل بازخورد اکستنسومتر
پیاده سازی عملی:
برای نمونه با طول گیج ۵۰ میلی متر:
- حداکثر سرعت سر عرضی = ۰.۰۰۳ × ۵۰ میلی متر = ۰.۱۵ میلی متر بر دقیقه
روش B - کنترل نرخ تنش:
- زمانی اعمال می شود که کنترل نرخ کرنش در دسترس
نباشد - نرخ تنش: 1.15 تا 6.9 مگاپاسکال بر ثانیه (10-60 ksi/min)
- تبدیل به سرعت تقریبی سر عرضی بر اساس مدول الاستیک
روش C - سرعت کراس هد (ساده شده):
- استفاده زمانی که کنترل کرنش یا نرخ تنش در دسترس
نیست - سرعت ≤0.015 میلی متر بر میلی متر طول گیج در دقیقه
- برای طول گیج 50 میلی متر: ≤0.75 میلی متر بر دقیقه
نیاز بحرانی:
نرخ کرنش باید تا نقطه تسلیم ثابت بماند تا تعیین دقیق مقاومت تسلیم تضمین شود.
مرحله ۳: گذار پس از بازده
پس از عبور از نقطه تسلیم:
- افزایش نرخ کرنش به 0.05 تا 0.5 ثانیه⁻¹ (3-30٪ در دقیقه)
- این کار زمان آزمایش ناحیه
تغییر شکل پلاستیک را تسریع می کند - ASTM E8 امکان آزمایش سریع تر پس از تسلیم را فراهم می کند زیرا جریان پلاستیک حساسیت کمتری به نرخ دارد
مرحله ۴: حذف اکستنزومتر
زمان بندی:
اکستنزومتر را حذف کنید وقتی:
- قدرت تسلیم تعیین شده باشد، و
- کرنش نمونه از محدوده اکستنسومتر فراتر رود (معمولا ۲۰ تا ۵۰ درصد کشش را)، یا
- شروع گردن قابل مشاهده
روش:
- تست توقف (در صورت نیاز تجهیزات)
- برداشتن دقیق اکستنزومتر بدون مزاحمت به نمونه
- ادامه آزمایش
- ادامه شکستگی
مرحله ۵: آزمایش تا شکستگی
- حفظ سرعت
هد عرضی ثابت - ثبت بار حداکثر (مقاومت کششی نهایی در این نقطه رخ می دهد)
- ادامه تا شکست
نمونه - توقف خودکار در افت بار >۴۰٪ از حداکثر
مرحله ۶: اندازه گیری های پس از شکستگی
اندازه گیری کشیدگی:
- قرار دادن قطعات شکسته نمونه به هم
- تراز کردن سطوح
شکستگی - اندازه گیری طول نهایی گیج (Gf) با استفاده از تقسیم کننده ها یا کالیپرها
- علامت گذاری علائم گیج جدید در صورت آسیب دیدن علائم اصلی
کاهش مساحت:
- اندازه گیری قطر یا عرض نهایی در محل شکست (Df)
- محاسبه مساحت مقطع نهایی (Af)
---
محاسبه و گزارش دهی داده
تعیین مقاومت تسلیم
بخش ۱۱.۲ ASTM E8 - مقاومت تسلیم:
روش آفست ۰.۲٪ (رایج ترین)
روش:
۱. نمودار منحنی تنش-کرنش از داده
های آزمایشی ۲. خط را موازی با بخش الاستیک در کرنش 0.002 (0.2٪) جابجایی
3 رسم کنید. تقاطع خط آفست با منحنی تنش-کرنش = مقاومت تسلیم (YS)
مراحل محاسبه:
الف) محاسبه تنش مهندسی:
σ = P / A₀
که در آن:
- σ = تنش مهندسی (MPa یا psi)
- P = بار اعمال شده (N یا lbf)
- A₀ = سطح مقطع اصلی (mm² یا in²)
ب) محاسبه کرنش مهندسی:
ε = ΔL / G₀
که در آن:
- ε = کرنش مهندسی (mm/mm یا in/in، بدون بعد)
- ΔL = تغییر طول گیج (mm یا in)
- G₀ = طول گیج اصلی (mm یا in)
ج) تعیین مدول الاستیک:
شیب بخش خطی (تنش در مقابل کرنش) از ۰ تا ~۵۰٪ تنش تسلیم
د) خط آفست 0.2٪ بسازید:
- از ε = 0.002 روی محور
کرنش شروع کنید - خط رسم با شیب = مدول
الاستیک - مقدار تنش را در تقاطع با منحنی آزمون بخوانید
نمونه محاسبه:
برای نمونه فولاد:
- قطر اصلی: ۱۲.۵ میلی متر
- A₀ = π × (۱۲.۵/۲)² = ۱۲۲.۷ میلی متر مربع
- بار در تقاطع جابجا: ۲۹,۵۰۰ نیوتن
- YS = ۲۹,۵۰۰ / ۱۲۲.۷ = ۲۴۰ مگاپاسکال
روش توسعه تحت بار (جایگزین)
زمانی استفاده می شود که:
- اکستنزومتر در دسترس
نیست - فقط آزمون پذیرش ساده
روش:
مشخص شده در نسخه های قدیمی تر ASTM E8، اکنون ضمیمه X1. بار را در ۰.۵٪ کشش تحت بار برای مواد خاص اندازه گیری کنید.
محدودیت: دقت کمتر از روش آفست ۰.۲٪.
مقاومت کششی نهایی
بخش ۱۱.۳ ماده ASTM E8:
محاسبه:
UTS = Pmax / A₀
که در آن:
- UTS = مقاومت کششی نهایی (MPa یا psi)
- Pmax = حداکثر بار در طول آزمایش (N یا lbf)
- A₀ = سطح مقطع اصلی (mm² یا in²)
توجه: UTS در حداکثر بار رخ می دهد، نه در زمان شکست. برای مواد نرم تر، بار پس از شروع گردن کاهش می یابد.
کشیدگی
بخش ۱۱.۴ ماده ASTM E8:
محاسبه:
کشیدگی (٪) = [(Gf - G₀) / G₀] × ۱۰۰
که در آن:
- Gf = طول نهایی گیج پس از شکستگی (میلی متر یا اینچ)
- G₀ = طول گیج اصلی (میلی متر یا اینچ)
الزامات اندازه گیری:
- قطعات شکسته را با دقت
کنار هم قرار دهید - در امتداد محور
نمونه اصلی تراز شوید - اگر شکستگی <1/4 طول گیج از علامت گیج رخ دهد، نتیجه آزمایش نامعتبر است (نیاز به آزمایش مجدد دارد)
مقادیر معمول:
| مطالب | برد کشیدگی (طول گیج ۵۰ میلی متر) |
|---------------------------------|--------------------------------------|
| فولاد کم کربن (ASTM A36) | ۲۰-۳۰٪ |
| فولاد ضدزنگ ۳۰۴ | ۴۰-۵۰٪ |
| آلومینیوم 6061-T6 | ۱۲-۱۷٪ |
| تیتانیوم Ti-6Al-4V | ۱۰-۱۵٪ |
| فولاد با استحکام بالا (>۱۰۰۰ مگاپاسکال) | ۸-۱۵٪ |
منبع: دامنه های معمول از کتابچه راهنمای فلزات ASM و مشخصات مواد
کاهش مساحت
بخش ۱۱.۵ ماده E8 ASTM:
محاسبه:
RA (٪) = [(A₀ - Af) / A₀] × ۱۰۰
که در آن:
- A₀ = سطح مقطع اصلی (mm² یا in²)
- af = سطح مقطع نهایی در شکست (mm² یا in²)
اندازه گیری نمونه های گرد:
af = π × (Df / 2)²
که در آن Df = قطر نهایی در محل شکست
اندازه گیری برای نمونه های تخت:
af = wf × tf
که در آن:
- Wf = عرض نهایی در شکست
- Tf = ضخامت نهایی در شکست
اهمیت:
کاهش مساحت نشان دهنده انعطاف پذیری مواد است. مقادیر بالاتر = انعطاف پذیری بیشتر.
---
الزامات گزارش آزمایش
بخش ۱۲ ASTM E8 - گزارش:
اطلاعات اجباری
۱. شناسایی مواد:
- مشخصات مواد (مثلا ASTM A36، 6061-T6)
- شماره حرارت یا دسته
- فرم محصول (میله، ورق، صفحه، آهنگری)
- جهت گیری (طولی، عرضی، ۴۵ درجه به جهت غلتند)
۲. جزئیات نمونه:
- نوع نمونه (گرد، تخت، ورق)
- قطر یا عرض
گیج - طول
گیج - سطح مقطع اصلی
۳. شرایط آزمایش:
- دمای
آزمایش - شناسایی
دستگاه آزمایش - نرخ کرنش یا سرعت هد عرضی استفاده
شده - روش تعیین مقاومت تسلیم (آفست ۰.۲٪، کشش تحت بار)
۴. نتایج آزمایش: - مقاومت تسلیم (MPa یا psi) - روش
مشخص - مقاومت کششی (MPa یا psi)
- کشیدگی (٪)
- کاهش سطح (٪)
۵. داده های اضافی (در صورت لزوم):
- مدول الاستیک (در صورت محاسبه)
- نوع شکست (داکتیل، شکننده)
- تأیید محل شکست در طول
گیج - انحرافات از روش استاندارد
قالب نمونه گزارش
گزارش آزمایش کششی طبق استاندارد ASTM E8-24
مواد: ASTM A36 شماره حرارتی فولاد
سازه ای: X12345
فرم محصول: صفحه نورد گرم با ضخامت
12 میلی متر جهت گیری: از جهت طولی تا غلتان
نمونه:
نوع: نمونه
مستطیلی تخت عرض: ۱۲.۵ میلی متر
ضخامت: ۱۲.۰ میلی متر
طول گیج طول: ۵۰ میلی متر
مساحت اصلی: ۱۵۰ میلی متر مربع
شرایط آزمایش:
دما: ۲۳°C
دستگاه تست: Universal Testing Machine (Cal Cert #2024-1234)
نرخ کرنش: 0.002 ثانیه⁻¹ تا بازده، 0.10 ثانیه⁻¹ پس از بازده
روش بازدهی: 0.2٪ آفست
نتایج:
مقاومت تسلیم (۰.۲٪ آفست): ۲۸۵ مگاپاسکال
مقاومت کششی: ۴۴۵ مگاپاسکال
کشیدگی (۵۰ میلی متر گریلین): ۲۴٪
کاهش سطح: ۵۸٪
محل شکست: ۲۳ میلی متر از یک علامت گیج (در محدوده مورد نیاز)
تاریخ آزمایش: ۲۰۲۵-۰۱-۱۵
آزمایش شده توسط: [نام تکنسین]
---
مسائل و راه حل های رایج تست
مسئله ۱: لغزش نمونه در دسته
ها علائم:
- نمونه در حین آزمایش
بیرون می آید - خرابی در بخش
گرفتن رخ می دهد - نتایج ناپایدار
علل:
- ساییدگی سطح
دسته ها - فشار
ناکافی گرفتن - سطح نمونه صاف
راه حل ها:
- تعویض دسته ها زمانی که دندانه ها صاف ساییده می شوند (معمولا پس از ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ تست)
- افزایش فشار گریپ (گریپ های پنوماتیک: فشار هوا را بررسی کنید)
- ناحیه گریپ نمونه را با ساینده ۸۰-۱۲۰ (فقط طول گیج بیرونی)
زبر کنید - برای نمونه های بسیار صاف از زبانه های پارچه ای چسبیده به ناحیه گریپ استفاده
مسئله ۲: شکستگی زودرس در بخش گرفتن
علائم:
- شکستگی نمونه در یا نزدیک گرفتن -
کشیدگی
کمتر از حد انتظار - نتایج آزمایش طبق ASTM E8 نامعتبر
علل:
- فشار بیش از حد گرفتن که باعث تمرکز
تنش می شود - تراز
نامناسب نمونه ها - گذارهای تیز در مقطع گیج
راه حل ها:
- کاهش فشار گریپ به حداقل مورد نیاز برای جلوگیری از لغزش
- بررسی اینکه شعاع فیله نمونه حداقل نیاز را دارد (R ≥ 10 میلی متر برای نمونه های استاندارد)
- بررسی تراز نمونه با استفاده از تجهیزات تأیید تراز طبق ASTM E1012
- بررسی گریپ ها از نظر تیغه یا آسیب
مسئله ۳: مقادیر ناسازگار قدرت بازدهی
علائم:
- تفاوت زیاد در قدرت تسلیم (>انحراف معیار ۵٪)
- نتایج تکراری نیستند
علل:
- تغییرات نرخ کرنش در هنگام بارگذاری
الاستیک - ناسازگاری
نصب اکستنسومتر - ناهمگنی مواد
راه حل ها:
- بررسی عملکرد کنترل نرخ کرنش حلقه بسته (بررسی بازخورد اکستنسومتر)
- اطمینان از نرخ کرنش ≤0.003 ثانیه⁻¹ از طریق ناحیه
تسلیم - استاندارد کردن روش نصب اکستنسومتر (همان تکنسین یا روش دقیق)
- برای تنوع مواد: افزایش اندازه نمونه، آزمایش چندین مکان
مسئله ۴: لغزش اکستنسومتر
علائم:
- منحنی تنش-کرنش غیرخطی در ناحیه
الاستیک - خوانش کرنش ناسازگار با جابجایی
سر عرضی - محاسبه مدول نامعتبر
علل:
- نیروی
تماس ناکافی اکستنزومتر
- آلودگی سطح نمونه - لبه های چاقوی اکستنسومتر ساییده
راه حل ها:
- افزایش کشش فنر اکستنسومتر (طبق مشخصات سازنده)
- تمیز کردن سطح نمونه با حلال قبل از نصب
- بررسی و تعویض لبه های چاقوی اکستنزومتر هنگام فرسودگی
- در نظر گرفتن گیج های کرنش نصب شده با چسب برای کاربردهای حیاتی
مسئله ۵: شکستگی خارج از طول گیج
علائم:
- شکستگی در بخش گرفتن یا شعاع
فیله رخ می دهد - اندازه گیری کشیدگی غیرقابل اعتماد
حکم طبق بخش ۱۱.۴ ماده ASTM E8:
- اگر شکستگی <1/4 طول گیج (۱۲.۵ میلی متر برای گیج ۵۰ میلی متر) از علامت گیج باشد، آزمایش نامعتبر
است - نتایج حذف شده و نمونه از همان دسته ماده را دوباره آزمایش کنید
پیشگیری:
- اطمینان از اینکه شعاع فیله حداقل الزامات
را برآورده می کند - اطمینان حاصل کنید فشار دسته بیش از حد
نیست - نقص های زیرسطحی در ناحیه گرفتن را بررسی کنید (از بازرسی اولتراسونیک یا بصری استفاده کنید)
---
مقایسه با ISO 6892-1
تفاوت های کلیدی بین ASTM E8 و ISO 6892-1:
| جنبه | استاندارد ASTM E8 | ISO 6892-1 |
|-----------------------|----------------------------------|------------------------------------------|
| نرخ کرنش (الاستیک) | ≤0.003 s⁻¹ | روش A: 0.00025-0.00075 s⁻¹ (سخت گیرانه تر) |
| تعیین بازده | استاندارد جبران ۰.۲٪ | استاندارد ۰.۲٪ آفست (Rp0.2) |
| تناسبات نمونه | G = 4D یا 5D قابل قبول | G = 5.65√(A₀) اجباری |
| سرعت تست | نرخ های سریع تر مجاز پس از بازده | نرخ های مشخص شده در سراسر |
| محاسبه مدول | اختیاری (در محدوده نیست) | شامل شده در استاندارد |
| دامنه دمایی | ۱۰-۳۸ درجه سانتی گراد | ۱۰-۳۵ درجه سانتی گراد (سخت تر) |
پیامدهای عملی:
نمونه هایی که طبق ASTM E8 آزمایش شده اند ممکن است به طور کامل با الزامات ISO 6892-1 مطابقت نداشته باشند. برای پروژه های بین المللی، بررسی کنید کدام استاندارد حاکم است.
---
موضوعات پیشرفته
تعیین خودکار مقاومت تسلیم
نرم افزارهای مدرن تست به طور خودکار محاسبه آفست ۰.۲٪ را انجام می دهند:
الگوریتم:
۱. شناسایی ناحیه الاستیک خطی (معمولا ۱۰ تا ۵۰ درصد تنش تسلیم)
۲. محاسبه شیب (مدول الاستیک) از طریق رگرسیون
خطی ۳. خط آفست را در ε = 0.002
4 بسازید. نقطه تقاطع را با استفاده از الگوریتم
برازش منحنی تعیین کنید. ارزش قدرت بازده خروجی
اعتبارسنجی:
نتایج خودکار را با روش گرافیکی دستی برای ۵ تا ۱۰ تست اول مقایسه کنید. واریانس باید <۲٪ باشد.
نقاط بازده بالا و پایین
برای موادی با تسلیم ناپیوسته (مثلا فولاد نرم):
مقاومت تسلیم بالا (YS_upper):
- اولین بیشینه تنش در زمان تسلیم
- حساس به نرخ کرنش و تراز
نمونه - اغلب در استانداردهای سازه فولاد مشخص شده
مقاومت تسلیم پایین تر (YS_lower):
- حداقل تنش در طول فلات
تسلیم - قابل تکرارتر از بازده
بالایی - برای محاسبات طراحی طبق مشخصات AISC استفاده
راهنمای ASTM E8:
هر دو مقدار را هنگام مشاهده وادهی ناپیوسته گزارش دهید. مشخص کنید کدام مقدار برای معیارهای پذیرش استفاده می شود.
همبستگی تصویر دیجیتال (DIC) برای اندازه گیری کرنش
جایگزین اکستنسومتری تماس:
روش:
- اعمال الگوی لکه دار روی سطح
نمونه - تغییر شکل الگوی ردیابی با دوربین
های سرعت بالا - محاسبه میدان کرنش در سراسر بخش گیج
مزایا:
- اندازه گیری
کرنش تمام میدان - بدون نیروی تماس بر نمونه
- شناسایی محل قرارگیری کرنش قبل از گردن گیری
محدودیت:
راه اندازی و پردازش داده های پیچیده تر. عمدتا در کاربردهای پژوهشی استفاده می شود.
انطباق ASTM E8:
DIC در صورت اعتبارسنجی طبق پیوست X3 (تأیید سیستم های اکستنسومتر) قابل قبول است.
---
راهکارهای تست ASTM ITM-LAB E8
ITM-LAB دستگاه های تست جهانی را تولید می کند که برای تطابق ASTM E8 پیکربندی شده اند و ۲۷ سال تجربه مهندسی در آزمایش مواد دارند.
قابلیت های تجهیزات
مشخصات دستگاه آزمایش:
- ظرفیت بار: 50 کیلو نیوتن تا 600 کیلو نیوتن (بیشتر کاربردهای ASTM E8 را پوشش می دهد)
- دقت بار: کلاس 0.5 طبق استاندارد ISO 7500-1 (فراتر از الزامات ASTM E4)
- دامنه سرعت: 0.001 تا 1000 میلی متر در دقیقه (تمام الزامات نرخ کرنش ASTM E8 را پوشش می دهد)
- کنترل حلقه بسته: نرخ کرنش، نرخ تنش و حالت های سرعت ضربدری
بسته استاندارد ASTM E8 شامل موارد زیر است:
- دسته های گوه ای (سطوح دندانه دار، سختی Rc 60+)
- اکستنزومتر (کلاس B-2 طبق ASTM E83، طول گیج ۵۰ میلی متر)
- نرم افزار کنترل با کتابخانه
روش تست ASTM E8 - محاسبه
خودکار بازدهی آفست ۰.۲٪ - تولید گزارش انطباق طبق بخش ۱۲ ASTM E8
ویژگی های نرم افزاری برای ASTM E8
کنترل خودکار نرخ کرنش:
- حلقه بازخورد اکستنزومتر نرخ
کرنش مشخص را حفظ می کند - انتقال خودکار از نرخ الاستیک (≤0.003 ثانیه) به پلاستیک (0.05-0.5 ثانیه)
- نمایش نرخ کرنش در زمان واقعی و هشدار در صورت عدم تحمل
جمع آوری داده ها:
- نمونه برداری حداقل ۱۰ هرتز (فراتر از الزامات ASTM E8)
- داده
های بار، موقعیت و کرنش هماهنگ - نمایش منحنی تنش-کرنش در زمان واقعی
محاسبات خودکار:
- مقاومت تسلیم (روش جابجایی ۰.۲٪)
- مقاومت
کششی نهایی - مدول الاستیک (اختیاری)
- کشیدگی و کاهش مساحت (با اندازه گیری های پس آزمایشی)
تولید گزارش:
- مطابق با الزامات
ASTM E8 بخش ۱۲ - شامل منحنی تنش-کرنش، داده های جدولی، جزئیات
نمونه - صادرات
PDF/Excel - قابلیت امضای الکترونیکی برای صنایع تنظیم شده
کالیبراسیون و انطباق
خدمات کالیبراسیون سالانه:
- کالیبراسیون نیرو طبق ASTM E4
- تأیید اکستنزومتر طبق ASTM E83
- تأیید تراز طبق ASTM E1012
- گواهی کالیبراسیون قابل ردیابی NIST
پشتیبانی فنی:
- کمک
در راه اندازی روش تست - مستندات رویه اعتبارسنجی
ISO 17025 - آموزش اپراتور درباره الزامات
ASTM E8 - عیب یابی پشتیبانی برای ناهنجاری های تست
مهندسی کاربردی:
- طراحی
تجهیزات نمونه سفارشی - مشاوره
آزمایش مواد غیر استاندارد - پشتیبانی تحلیل آماری (Gage R&R، مطالعات توانایی)
تماس برای تطابق ASTM E8:
تیم فنی ITM-LAB توصیه های تجهیزات، توسعه رویه های آزمایش و تأیید تطابق با استانداردها را در http://www.itm-lab.com
---
نتیجه
ASTM E8 روش شناسی استاندارد شده برای آزمایش کششی مواد فلزی را تعریف می کند تا نتایج قابل تکرار و قابل مقایسه در آزمایشگاه های سراسر جهان تضمین شود.
الزامات کلیدی پیاده سازی:
۱. آماده سازی نمونه: ماشین کاری شده تا تلرانس های ابعادی، شعاع مناسب فیله و پوشش سطح طبق استاندارد
۲. کنترل نرخ کرنش: ≤0.003 ثانیه⁻¹ در طول بازدهی، تضمین کننده تعیین دقیق مقاومت
تسلیم 3. کالیبراسیون تجهیزات: تأیید سالانه طبق استاندارد E4، دقت بار در محدوده ±۱٪
۴. روش مقاومت تسلیم: ۰.۲٪ ساختار گرافیکی افست (خودکار یا دستی)
۵. گزارش دهی: مستندسازی کامل طبق الزامات بخش ۱۲
چالش های رایج انطباق:
- حفظ نرخ کرنش در ناحیه الاستیک (نیازمند کنترل بازخورد اکستنسومتر)
- جلوگیری از خرابی بخش گرفتن (انتخاب صحیح دسته و آماده سازی نمونه)
- اطمینان از شکست در طول گیج (طراحی و تراز نمونه)
ارزش برای سیستم های کیفیت:
تطابق با ASTM E8 نشان می دهد:
- روش شناسی
استاندارد آزمون - سیستم
های اندازه گیری قابل ردیابی - نتایج قابل تکرار برای گواهی مواد
- پایه اعتبارسنجی آزمایشگاهی ISO 17025
ITM-LAB تجهیزات آزمایشی مهندسی شده برای تطابق با ASTM E8 را ارائه می دهد، از جمله کنترل خودکار نرخ کرنش، گسترش کالیبره شده و گزارش دهی مطابق با استاندارد. پشتیبانی فنی برای پیاده سازی روش آزمایش، مستندسازی رویه ها و کمک در اعتبارسنجی آزمایشگاه ها در دسترس است.
استانداردها و منابع فنی:
- خرید ASTM E8-24 از http://www.astm.org
- ASTM E4: روش
های تأیید نیرو - ASTM E83: طبقه بندی
اکستنزومتر - ASTM E1012: تأیید تراز دستگاه آزمایش
برای مشخصات تجهیزات، یادداشت های کاربردی و پشتیبانی پیاده سازی ASTM E8، به http://www.itm-lab.com مراجعه کنید
--- منابع:
- ASTM E8/E8M-24: روش های استاندارد آزمون برای آزمایش تنش مواد فلزی (ASTM International)
- ASTM E4-22: روش های استاندارد برای تأیید نیرو ماشین های تست (ASTM International)
- ASTM E83-16: رویه استاندارد برای تأیید و طبقه بندی سیستم های اکستنسومتر (ASTM International)
- ASTM E1012-20: رویه استاندارد برای تأیید تراز بودن قاب و نمونه آزمایش (ASTM International)
- ISO 6892-1:2019: مواد فلزی - آزمون کششی - بخش ۱: روش آزمایش در دمای اتاق (ISO)
توجه: همه استانداردهای ارجاع شده به صورت عمومی از طریق ASTM International و ISO در دسترس هستند. ابعاد نمونه، تلرانس ها و پارامترهای آزمایشی مستقیما از استاندارد ASTM E8-24 ارجاع شده اند. ویژگی های معمول مواد از راهنمای فلزات ASM و مشخصات منتشرشده مواد متغیر است. همه فرمول های محاسباتی، معادلات مهندسی استاندارد هستند که در ASTM E8 منتشر شده اند.
بگیرید