Два растяжительных образца обработаны из одного и того же алюминиевого экструзии.
Тот же сплав. Тот же характер. Почти идентичные размеры образца
.Их конечная прочность на растяжение почти одинакова, но один показывает заметно меньшую удлинённость.
Один из результатов неверен?
Не обязательно.
Перед тем, как проверить материал, проверьте, откуда взялся каждый образец, его ориентацию относительно направления экструзии, исходную длину калибровки, как измерялась деформация, не соскользнул ли образец в рукоятках и где произошёл перелом
.Именно поэтому ASTM B557 алюминиевый тест на растяжение более сложным, чем простое извлечение образца до его разрушения
.ASTM B557-15(2023) охватывает испытания на натяжение кованых и литых изделий из алюминиевого и магниевого сплава, исключая алюминиевую фольгу. ASTM описывает испытания на растяжение как способ получения информации о прочности и пластичности при одноосных натяжениях, с применением, включающим сравнение материалов, разработку сплавов, контроль качества и проектирование при соответствующих условиях.
В лаборатории, однако, выбор ASTM B557 в тестовом программном обеспечении — это только начало
.Результат зависит от образца, системы измерения и того, насколько чисто растягивающая нагрузка достигает сечения калибра
.что на самом деле измеряет ASTM B557
Универсальная испытательная машина не измеряет напрямую «прочность на растяжение».
Ячейка нагрузки измеряет силу. Экстензометр или другая система измерения деформаций измеряет деформацию на определённой части образца.
Эти измерения становятся инженерными свойствами только после учёта исходной геометрии образца
.Для инженерных напряжений:
σ = F / A₀
где F — сила растяжения, а A₀ — исходная поперечная площадь.
Для инженерной нагрузки:
ε = ΔL / L₀
где ΔL — изменение длины колеи, а L₀ — исходная длина колеи.
Рассмотрим два образца, оба достигающие 15 кН.
Если исходная площадь образца A составляет 50 мм²:
15,000 / 50 = 300 МПа
Если исходная площадь образца B составляет 75 мм²:
15,000 / 75 = 200 МПа
Ячейка нагрузки измерила ту же максимальную силу. Рассчитанные инженерные нагрузки сильно отличаются.
Тот же принцип применим и к удлинению. Удлинение имеет значение только тогда, когда оно связано с соответствующей длиной и процедурой измерения.
Считывание кривой растяжения алюминия
Испытание на растяжение становится гораздо полезнее, когда результат рассматривается как материальный отклик, а не как одно значение максимальной силы.
В начале типичной кривой напряжения-деформации алюминия деформация преимущественно упруга. По мере продолжения нагрузки начинается постоянная деформация, и образец входит в пластическую область.
Напряжение продолжает расти до тех пор, пока образец не достигнет максимального инженерного напряжения — максимальная прочность на растяжение (UTS).
Помимо UTS, деформация может становиться всё более локализованной. Развивается шея, за которой затем следует перелом
.Одна кривая, таким образом, может предоставлять несколько различных фрагментов информации.
Рассмотрим два образца:
| Предел текучести | 275 МПа | 278 МПа |
| UTS | 315 МПа | 316 МПа |
| Удлинение | 12% | 7% |
Если смотреть только на UTS, эти образцы выглядят почти идентичными.
Их пластичность говорит совсем другое
.Поэтому предел текучести, UTS и удлинение не являются взаимозаменяемыми способами описания "прочности". Они отражают разные аспекты растяжения.
Полная кривая добавляет ещё одно преимущество: контекст
.Необычный начальный носок, изменение раннего наклона или неожиданное событие до максимальной нагрузки могут показать то, чего не видно в таблице итоговых результатов.
Почему предел текучести зависит от измерения деформации
Многие алюминиевые сплавы не демонстрируют чётко определённую точку текучести, часто характерную для некоторых сталей.
Вместо этого с помощью смещения может быть определена степень текучести или предел текучести.
Знакомый <сильный data-start="6385" data-end="6400">0,2% смещение иллюстрирует этот принцип
.Сначала устанавливается упругая часть ответа напряжения-деформация. Линия, параллельная этому уклону, смещена заданным смещением деформации. Пересечение смещённой линии и кривой напряжения-деформации определяет соответствующую степень на доказательство/предел текучести
.Для лаборатории сложность — не рисовать смещённую линию.
Получает достоверные данные о деформации в области, где рассчитывается пересечение.
Перекрестный ход не является автоматически деформированным образцом
Крест относится к полной механической испытательной системе.
Его перемещение может включать удлинение образца, сцепление, соответствие механизма, деформацию крепления и другие перемещения внутри погрузочного состава.
Движение крестовой головки 1,00 мм поэтому не должно автоматически интерпретироваться как 1,00 мм удлинения в пределах определённого сечения колеи образца
.Экстензометр подходит к задаче по-разному, измеряя деформацию на заданной длине колеи самого образца
.Это различие особенно важно для результатов, зависящих от деформации, таких как доказательство/предел текучести
.Машина может точно измерять максимальную силу, но при этом быть плохо настроена для измерения прочности, если канал деформации неподходит.
Производительность и точность силы — лишь часть системы растяжения.
образец является частью измерения
Ёмкость машины часто уделяется больше, чем геометрия образца.
Для испытаний на растяжение это может привести обсуждение оборудования в неправильном направлении.
Тонкий плоский купон, выработанный из алюминиевого листа, и круглый образец, обработанный из прутка, могут создавать аналогичные максимальные силы. Они всё равно требуют очень разных схем захвата и измерения деформации.
Исходная площадь сечения фундаментальна, так как преобразует силу в инженерное напряжение.
Для прямоугольного сечения:
A₀ = ширина × толщина
Для раздела раунда:
A₀ = πd² / 4
Ошибка в ширине, толщине или диаметре влияет на рассчитанные напряжения на протяжении всего испытания
.Длина колеи служит другой цели: устанавливает ориентир для деформации и удлинения.
Один миллиметр удлинения на короткой колеи не соответствует той же нагрузке, что и один миллиметр по длине колеи
.Также имеют значение уменьшенной геометрии сечения и переходов. Нагрузка должна попадать в заданную область калибровки без ненужных локальных концентраций напряжений.
Здесь подготовка образца становится частью теста.
Заусенец, повреждённая кромка, метка обработки, плохой переход или непреднамеренный вырез могут стать предпочтительным источником разрушения. Если несколько образцов неоднократно выходят из строя из-за одного и того же дефекта, увеличение мощности станка не решит проблему.
Плоские и круглые образцы также могут требовать разной геометрии челюств и расположения экстензометров даже при тестировании на одном UTM.
Кадр — лишь один из компонентов системы измерений.
То же Все oy, другое направление дискретизации
Поставщик сообщает один результат по растяжению. Ваша входящая инспекционная лаборатория сообщает о другом
.Перед сравнением машин сравните образцы.
Прокатные пластины, листы и экструдированные алюминиевые изделия могут приобретать направленные механические свойства в результате обработки
.Образец, взятый по продолью относительно основного направления обработки, не обязательно механически эквивалентен тому, что происходит поперечно.
Химия может быть одинаковой.
Темпер может быть одинаковым.
Ориентация структуры материала относительно растягивающей нагрузки не соответствует
действительности.Это особенно важно при сравнении сертификатов поставщиков с результатами входящих инспекций. Подтверждать, что обе лаборатории использовали сопоставимые места отбора проб и указания, прежде чем рассматривать различие как доказательство разногласий машин
.ASTM также предупреждает, что стандартизированные образцы, обработанные из отдельных частей материала или детали, могут не полностью отражать прочность и пластичность целого конечного продукта или его поведение в различных условиях обслуживания.
что может рассказать трещина
Когда результат растяжения выглядит сомнительно, трещинный образец часто становится одним из первых мест, заслуживает проверки.
Разрыв внутри предполагаемой области калибровки говорит иначе, чем перелом сразу рядом с челюстью.
Перелом почти в захвате может быть связан с повреждениями, вызванными захватом, плохим осевым выравниванием, неподходящей лицевой поверхностью челюсти, повреждениями при обработке или локальной концентрацией напряжения.
Это диагностический сигнал — а не обязательно причина для отклонения результата. Принятие всё равно зависит от соответствующего теста и требований к продукту.
Slippage говорит совсем другое
.Если образец движется относительно челюстей во время загрузки, часть измеряемого движения системы происходит из-за скольжения, а не за предполагаемую деформацию образца.
Для относительно мягких алюминиевых поверхностей рукоятка выполняет две задачи: передавать необходимую силу растягивания без проскальзывания и избегать создания непреднамеренного места разрушения
.Выравнивание имеет значение по той же причине.
Предполагаемое условие — преимущественно одноосное натяжение. Установка образца вне оси может привести к изгибу, который никогда не входил в материальные требования.
 ,至少大于150KB,保证图片质量.webp)
Когда цифры не совпадают, начните здесь
Неожиданные результаты не имеют одной и той же причины. Этот паттерн обычно полезнее, чем тот факт, что два чисела различаются.
| UTS повторяется, но удлинение рассеивается | Длина калибровки, метод удлинения, расположение трещины, направление образца |
| Доходность варьируется больше, чем UTS | Экстензометр, ранняя кривая, преднагрузка/нулевое состояние, скорость управления |
| Повторяющийся перелом возле челюсти | Выравнивание, лицо челюсти, повреждения рукоятки, качество обработки |
| Начальный носок появляется в кривой | Сиденья рукоятки, провиса, преднагрузка, установка экстензометра |
| Образец смещается во время загрузки | Выбор челюсти, состояние захвата, поверхность образца |
| Поставщик и входящие результаты расходятся во мнениях | Все oy, темпер, форма продукта, толщина, место отбора пробы и направление |
Вот почему сохранение полной кривой растяжения полезно при диагностике
.Итоговое число показывает, что было сообщено.
Кривая помогает показать когда тест начал вести себя иначе
.Образец может помочь объяснить <сильные данные-старт="14702" data-end="14711">откуда взялась разница
.ASTM B557, B557M и ASTM E8/E8M
ASTM B557/B557M и E8/E8M — это связанные методы испытаний на растяжение, но их не следует рассматривать как взаимозаменяемые названия.
ASTM в настоящее время указывает B557-15(2023) и B557M-15(2023) как активные. B557 охватывает кованые и литые изделия из алюминиевого и магниевого сплава, тогда как B557M является его метрическим аналогом.
ASTM E8/E8M охватывает более широкий спектр испытаний металлических материалов на растяжение; текущая активная версия — E8/E8M-25.
| Основной фокус | изделия из алюминиевого и магниевого сплава | Металлические материалы в целом |
| Формы продукта | Кованые и литые продукты | Широкие металлические формы |
| алюминиевая фольга = "15528" | Исключено из B557/B557M | Следовать регулирующей спецификации |
| Подход единицы | B557: дюйм-фунт; B557M: SI | Комбинированный фреймворк E8/E8M |
| Выбор метода | Следовать руководящей спецификации | Следовать руководящей спецификации |
Практическое правило просто:
Используйте метод и редакцию, требуемые для основного чертежа, спецификации материала, требования к закупке или процедуры заказчика.
Не выбирайте метод только потому, что образец алюминиевый.
От загрузки образца до конфигурации машины
Номер ASTM не определяет объём машины.
Обозначение сплава тоже не имеет значения.
Начните с ожидаемой прочности на растяжение и исходной площади образца:
ожидаемая максимальная сила ≈ ожидаемая UTS × A₀
Предположим, что плоский образец имеет редуктированное сечение:
12,5 мм × 3,0
ммИсходная область:
37,5 мм²
Если ожидаемый UTS выглядит:
310 МПа
then:
F ≈ 310 × 37.5
F ≈ 11 625 N ≈ 11,6 kN
Теперь рассмотрим гораздо более крупное сечение:
A₀ = 250 мм²
с ожидаемым UTS:
350 МПа
Оценочная максимальная сила равна:
350 × 250 = 87,500
Nили:
87.5 kN
Оба экземпляра из алюминия
.Их требования к силе совершенно разные.
Вот почему "алюминиевый тестер растяжения" не является спецификацией по ёмкости машины.
Все OY не определяет ёмкость машины. Ожидаемая сила × площади образца.
force capacity — только первая проверка
Когда ожидаемая рабочая сила известна, остальная часть системы растяжения может быть настроена
.Для ITM-LAB соответствующие диапазоны UTM:
RS-8000: 10–50
kNRS-8000A: 100–300 кН
Пример 11,6 кН находится в диапазоне, который может привести к конфигурации RS-8000. Требование в 87,5 кН уже превышает этот запас хода, и обсуждение сместит обсуждение в сторону платформы с большей ёмкостью, такой как RS-8000A.
Но одной ёмкости кадра недостаточно.
Полная конфигурация также должна учитывать диапазон ячеек нагрузки, геометрию плоского или круглого образца, выбор рукоятки и челюсти, длину калибра, требования к экстензометру, доступное пространство для испытаний, ожидаемое расширение, метод управления и требуемую отчетность.
Машина на 50 кН не является автоматически лучшей системой измерения для каждого образца с разрывной силой менее 50 кН.
Рабочий диапазон тоже имеет значение.
Краткий пример конфигурации
Рассмотрим лабораторию входящей инспекции, проверяющую алюминиевые экструзионные талоны.
Стандарт: ASTM B557M
Исходная область: 60 мм²
Ожидаемый UTS: примерно 320 МПа
Требуемые результаты: предел текучести, UTS, удлинение, полная кривая напряжения-деформации
Предварительная оценка максимальной силы выглядит так:
320 × 60 = 19 200 N = 19,2 kN
Это указывает на диапазон сил <сильной конфигурации data-start="19122" data-end="19133">RS-8000
.Но образцовый рисунок всё ещё необходим
.Следующие вопросы: является ли образец плоским или круглым, какая рукоятка подходит, какая длина колеи указана, требуется ли для доказательства/предела текучести экстензометр, сколько требуется испытательного перехода и сколько образцов лаборатория планирует выполнить
.Расчёт 19,2 кН определяет приблизительную нагрузку.
Не указывается вся тестовая система.
что включить в ASTM B557 RFQ
Чертёж образца обычно более полезен, чем предполагаемая ёмкость машины.
| Что отправлять | |
|---|---|
| Стандарт | ASTM B557 / B557M |
| Материал | Все oy + temper |
| Product form | Лист / пластина / экструзия / штанга / литье |
| Образец | Чертёж или размеры |
| Cross-section | ширина × толщина или диаметр |
| Направление выборки | Продольный / поперечный / прочий |
| Ожидаемая сила | MPa или ksi, если известно |
| Требуемые результаты | Доходность / UTS / элонгация / кривая |
| измерение деформации | требование экстензометра, если указано |
| Объём тестирования | Образцы в день |
Если ожидаемая сила неизвестна, отправьте размеры образца и ожидаемую прочность на растяжение.
Мы можем оценить:
Ожидаемая сила ≈ UTS × A₀
Если ожидаемая прочность тоже неизвестна, сплав, темпер, форма продукта и чертеж образца достаточно для начала обсуждения конфигурации.
FAQ
Что охватывает ASTM B557?
ASTM B557 охватывает испытания на натяжение кованых и литых изделий из алюминиевого и магниевого сплава, за исключением алюминиевой фольги. ASTM описывает испытания на растяжение как предоставление информации о прочности и пластичности при одноосном напряжении.
В чём разница между ASTM B557 и B557M?
B557 — дюйм-фунтовая версия, а B557M — метрическая версия. Лаборатории должны следовать специфическому методу, предусмотренному действующей спецификацией, а не просто преобразовывать одну тестовую установку в другую. ASTM в настоящее время указывает как активные B557-15 (2023) и B557M-15 (2023).
ASTM B557 или ASTM E8/E8M — какие лучше использовать?
Следуйте действующим спецификациям материалов, чертежу, требованию к покупке или процедуре клиента. B557/B557M в частности относятся к изделиям из алюминиевого и магниевого сплава, тогда как ASTM E8/E8M охватывают более широкое испытание металлической растяжения.
Нужен ли мне экстензометр для ASTM B557?
Это зависит от требуемых свойств и применимой процедуры. Когда требуются точные свойства, зависящие от деформации, такие как прочность/предел текучести, измерение деформации становится особенно важным. Ход поперечной головы не должен автоматически рассматриваться как деформация с точным сечением колеи.
Какая мощность машины требуется для ASTM B557?
Единого объёма машины ASTM B557 не существует. Начните с Ожидаемый UTS × исходной площади поперечного сечения, чтобы оценить максимальную силу на растяжение, затем проверьте диапазон нагрузочной ячейки, рукоятки, экстензометр, тестовое пространство, ход, управление и требования к отчетности.
начните с рисунка образца, а не с каталога машины
Наиболее полезной информацией для настройки теста ASTM B557 редко является объём машины, предсказанный в RFQ.
Это образец
.Площадь сечения определяет, как прочность материала превращается в силу. Длина колеи и измерение деформации влияют на интерпретацию деформации. Направление отбора пробы может изменять отклик измеренного материала. Захваты определяют, доходит ли груз до секции калибра чисто. А сам раскол может выявить проблемы, которые никогда не появляются в таблице итоговых результатов.
Практический путь выбора:
образец → ожидаемую прочность → ожидаемую силу → измерение деформации → рукоятки → испытательном пространстве → машине
Для алюминиевых растяжных применений в соответствующем рабочем диапазоне ITM-LAB RS-8000 (10–50 кН) может быть настроен вокруг образца и необходимых измерений. Приложения с более высокими силами могут отображаться в <сильный data-start="23093" data-end="23118">RS-8000A (100–300 кН).
