يتم تصنيع عينتين من نفس بثق الألمنيوم.
نفس السبيكة. نفس الغضب. أبعاد العينة متقاربة تقريبا.
قوة الشد النهائية لديهم متقاربة تقريبا، لكن أحدهم يذكر استطالة أقل بشكل ملحوظ.
هل هناك نتيجة خاطئة؟
ليس بالضرورة.
قبل التساؤل عن المادة، تحقق من مصدر كل عينة، واتجاهها بالنسبة لاتجاه البثق، وطول القياس الأصلي، وكيفية قياس الإجهاد، وما إذا كانت أي من العينتين قد انزلقت في المقابض، وأين حدث الكسر.
وهذا ما يجعل اختبار الشد الألمنيوم في ASTM B557 على شكل ASTM B557 أكثر تعقيدا من مجرد سحب عينة حتى تنكسر.
يغطيASTM B557-15(2023) اختبار الشد لمنتجات الألمنيوم وسبائك المغنيسيوم المطاوعة والممثلة، باستثناء رقائق الألمنيوم. تصف ASTM اختبار الشد كوسيلة للحصول على معلومات عن القوة واللونة تحت إجهاد الشد أحادي المحور، مع تطبيقات تشمل مقارنة المواد، تطوير السبائك، مراقبة الجودة، والتصميم في الظروف المناسبة.
في المختبر، اختيار ASTM B557 في برنامج الاختبار هو مجرد البداية.
تعتمد النتيجة على العينة، ونظام القياس، ومدى نقاء حمل الشد في مقطع القياس.
ما يقيس ASTM B557 فعليا
آلة الاختبار العالمية لا تقيس "قوة الشد" بشكل مباشر.
خلية التحميل تقيس القوة. يقيس جهاز قياس الامتداد أو نظام قياس الإجهاد التشوه على جزء محدد من العينة.
تصبح هذه القياسات خصائص هندسية فقط بعد أخذ هندسة العينة الأصلية في الاعتبار.
For Engineering Stress:
σ = F / A₀
حيث F هي قوة شد و A₀ هي مساحة المقطع العرضي الأصلية.
For engineering strain:
ε = ΔL / L₀
حيث ΔL هو التغير في طول المقياس وL₀ هو الطول الأصلي للعيار العرضي.
لنأخذ عينتين كلاهما يصل إلى 15 كيلو نيوتن.
إذا كانت المساحة الأصلية للعينة A 50 مم²:
15,000 / 50 = 300 ميغاباسكال
إذا كانت للعينة B مساحة أصلية تبلغ 75 مم²:
15,000 / 75 = 200 ميغاباسكال
خلية التحميل قاسية نفس القوة القصوى. الإجهاد الهندسي المحسوب مختلف جدا.
ينطبق نفس المبدأ على الإطالة. يكون للامتداد معنى فقط عندما يتعلق بطول المقياس المناسب وإجراءات القياس.
قراءة منحنى شد الألمنيوم
يصبح اختبار الشد أكثر فائدة عندما تعامل النتيجة كاستجابة مادية بدلا من قيمة قوة قصوى واحدة.
في بداية منحنى إجهاد-انفعال الألمنيوم النموذجي، يكون التشوه مرنا في الغالب. مع استمرار التحميل، يبدأ التشوه الدائم وتدخل العينة منطقة البلاستيك.
يستمر الإجهاد في الارتفاع حتى تصل العينة إلى أقصى إجهاد هندسي لها—
بعد UTS، قد يصبح التشوه أكثر مكانية. تتطور الأنفقة، ثم تكسر في النهاية.
لذا، يمكن لمنحنى واحد أن يوفر عدة قطع معلومات مختلفة.
لنأخذ في الاعتبار عينتين:
عند النظر فقط إلى UTS، تبدو هذه العينات متطابقة تقريبا.
مرونتها تروي قصة مختلفة.
قوة الyield، UTS، والتمديد ليست طرق قابلة للتبادل لوصف "القوة". تمثل هذه الجوانب المختلفة من استجابة الشد.
المنحنى الكامل يضيف ميزة أخرى: السياق.
يمكن أن يكشف عن إصبع قدم أولي غير معتاد، أو تغير في الميل المبكر، أو حدث غير متوقع قبل الحمل الأقصى يمكن أن يكشف شيئا لا يكشف عنه جدول النتائج النهائي.
لماذا تعتمد قوة العائد على قياس الإجهاد
العديد من سبائك الألمنيوم لا تظهر نقطة الانحناء المحددة بدقة كما هو معتاد في بعض الصلب المعروف.
بدلا من ذلك، يمكن تحديد قوة الإثبات أو التسليم باستخدام طريقة الإزاحة.
الإزاحة المألوفة 0.2٪ توضح هذا المبدأ.
أولا، يتم تحديد الجزء المرن من استجابة الإجهاد-الانفعال. الخط الموازي لذلك الميل يزيح بواسطة إزاحة الانفعال المحدد. تقاطع خط الانحراف ومنحنى الإجهاد-الانفعال يحدد قوة الإثبات/الاندفاع المقابلة.
بالنسبة للمختبر، الجزء الصعب ليس رسم خط الإزاحة.
يتم جمع بيانات انفعال موثوقة في المنطقة التي يحسب فيها التقاطع.
السفر عبر الرأس المتقاطع ليس تلقائيا سلالة عينة
التقاطع الرأسي ينتمي إلى نظام الاختبار الميكانيكي الكامل.
يمكن أن تشمل حركته تمديد العينة، مقاعد المقبض، امتثال الآلة، تشوه التركيبات، وحركات أخرى داخل قطار الحمل.
لذلك لا ينبغي تفسير حركة الرأس العرضي بمقدار 1.00 مم تلقائيا على أنها امتداد 1.00 مم ضمن قسم قياس العينة المحدد.
يتعامل مقياس الامتداد مع المشكلة بطريقة مختلفة من خلال قياس التشوه على طول مقياس محدد في العينة نفسها.
هذا التمييز مهم بشكل خاص للنتائج المعتمدة على الإجهاد مثل الإثبات/قوة التسلم.
يمكن للآلة قياس القوة القصوى بدقة ومع ذلك تكون ضعيفة التكوين لقياس قوة الإثبات إذا لم تكن قناة الإجهاد مناسبة.
سعة الآلة ودقة القوة هي جزء فقط من نظام الشد.
العينة جزء من القياس
غالبا ما تحظى سعة الآلة باهتمام أكبر من هندسة العينة.
بالنسبة لاختبار الشد، قد يدفع ذلك النقاش حول المعدات في الاتجاه الخاطئ.
كوبون رقيق ومسطح مصنوع من صفائح الألمنيوم وعينة دائرية مصنوعة من القضيب قد ينتج قوى قصوى مماثلة. لا تزال تتطلب ترتيبات قبضة وقياس إجهاد مختلفة تماما.
مساحة المقطع العرضي الأصلية أساسية لأنها تحول القوة إلى إجهاد هندسي.
لقسم مستطيل:
A₀ = العرض × السماكة
لقسم دائري:
A₀ = πd² / 4
لذا، يؤثر خطأ في العرض أو السماكة أو القطر على الإجهاد المحسوب طوال الاختبار.
يخدم طول المقياس غرضا مختلفا: فهو يحدد المرجع للإجهاد والتمديد.
الامتداد الواحد على طول مقياس قصير لا يمثل نفس الإجهاد الذي يمثل مليمتر واحد على طول مقياس أطول.
المقطع المخفض وهندسة الانتقال تهم أيضا. يجب أن تدخل الحمل منطقة القياس المقصود دون تركيزات إجهاد محلية غير ضرورية.
هنا يصبح تحضير العينة جزءا من الاختبار.
يمكن أن تصبح الشفرات، أو حافة تالفة، أو علامة تشغيل، أو انتقال سيء، أو شق غير مقصود مصدر الكسر المفضل. إذا تعرضت عدة عينات للفشل مرارا وتكرارا بسبب نفس عيب التشغيل الآلي، فإن زيادة سعة الآلة لن تحل المشكلة.
العينات المسطحة والدائرية قد تتطلب أيضا هندسات فك وترتيبات ممتدة مختلفة حتى عند اختبارها على نفس UTM.
الإطار هو مجرد مكون واحد من نظام القياس.
نفس كل oy، اتجاه أخذ عينات مختلف
المورد يبلغ عن نتيجة شد واحدة. مختبر الفحص القادم لديك يبلغ عن شيء آخر.
قبل مقارنة الآلات، قارن العينات.
يمكن أن تطور منتجات الألمنيوم المدرفلة والألواح والمبثقة خصائص ميكانيكية اتجاهية نتيجة المعالجة.
العينة التي تؤخذ طوليا بالنسبة لاتجاه المعالجة الأساسي ليست بالضرورة مكافئة ميكانيكيا لتلك المأخوذة عرضيا.
قد تكون الكيمياء نفسها.
قد يكون المزاج نفسه.
اتجاه هيكل المادة بالنسبة لحمل الشد ليس كذلك.
هذا مهم بشكل خاص عند مقارنة شهادات الموردين مع نتائج الفحص الواردة. أكد أن كلا المختبرين استخدما مواقع واتجاهات عينات مماثلة قبل اعتبار الاختلاف دليلا على اختلاف الآلة.
كما تحذر ASTM من أن العينات الموحدة المصنعة من أجزاء مختارة من مادة أو جزء قد لا تمثل تماما قوة ومرونة المنتج النهائي بأكمله أو سلوكه تحت بيئات خدمة مختلفة.
ما يمكن أن يخبرك به الكسر
عندما تبدو نتيجة الشد مشكوك فيها، غالبا ما تكون العينة المتكسرة من أوائل الأماكن التي تستحق الفحص.
الكسر داخل منطقة المقياس المقصود يروي قصة مختلفة عن كسر بجانب الفك مباشرة.
يمكن أن يرتبط الكسر القريب من القبضة بتلف ناتج عن القبضة، أو ضعف محاذاة المحاور، أو وجه فك غير مناسب، أو تلف في التشغيل، أو تركيز إجهاد محلي.
إنها إشارة تشخيصية — وليست سببا تلقائيا لرفض النتيجة. لا يزال القبول يعتمد على متطلبات الاختبار والمنتج المطبق.
Slippage يروي قصة مختلفة.
إذا تحركت العينة بالنسبة للفك أثناء التحميل، فإن جزءا من حركة النظام المقاس يأتي من الانزلاق وليس التشوه المقصود للعينة المقصودة.
بالنسبة للأسطح المصنوعة من الألمنيوم اللينة نسبيا، فإن للمقبض مهمتان: نقل قوة الشد المطلوبة دون انزلاق، وتجنب خلق مكان عطل غير مقصود.
المحاذاة مهمة لنفس السبب.
الحالة المقصودة هي في الغالب شد أحادي المحور. تركيب العينة خارج المحور يمكن أن يسبب انحناء لم يكن جزءا من متطلبات المادة.
 ,至少大于150KB,保证图片质量.webp)
عندما لا تتفق الأرقام، ابدأ من هنا
النتائج غير المتوقعة ليست كلها لها نفس السبب. عادة ما يكون النمط أكثر فائدة من حقيقة أن رقمين مختلفان.
لهذا السبب فإن الاحتفاظ بمنحنى الشد الكامل مفيد أثناء استكشاف الأخطاء.
الرقم النهائي يخبرك بما تم الإبلاغ عنه.
يمكن أن يساعد المنحنى في إظهار
يمكن للعينة أن تساعد في تفسير من أين جاء الفرق.
ASTM B557، B557M وASTM E8/E8M
ASTM B557/B557M و E8/E8M هما طرق اختبار شد مرتبطة، لكن لا ينبغي اعتبارهما أسماء قابلة للتبديل.
ASTM حاليا تدرج B557-15(2023) و B557M-15(2023) كنشطة. يغطي B557 المنتجات المطاوقة والمصبوبة من الألمنيوم وسبائك المغنيسيوم، بينما B557M هو نظيره المتري.
ASTM E8/E8M لديه نطاق أوسع يشمل اختبار الشد للمواد المعدنية بشكل عام؛ الإصدار النشط الحالي هو E8/E8M-25.
القاعدة العملية بسيطة:
استخدم الطريقة والإصدار المطلوبان في الرسم الحاكم، أو مواصفات المادة، أو متطلبات الشراء، أو إجراء العميل.
لا تختار طريقة لمجرد أن العينة مصنوعة من الألمنيوم.
From Specimen Load إلى تكوين الآلة
رقم ASTM لا يحدد سعة الآلة.
ولا تسمية السبيك.
ابدأ بقوة الشد المتوقعة ومساحة العينة الأصلية:
القوة القصوى المتوقعة ≈ UTS المتوقعة × A₀
افترض أن عينة مسطحة لها قسم مصغر من:
12.5 مم × 3.0 مم
المنطقة الأصلية:
37.5 mm²
إذا كان UTS المتوقع هو:
310 MPa
ثن:
F ≈ 310 × 37.5
F ≈ 11,625 N ≈ 11.6 kN
الآن فكر في مقطع عرضي أكبر بكثير:
A₀ = 250 مم²
مع UTS متوقع ل:
350 MPa
القوة القصوى المقدرة تصبح:
350 × 250 = 87,500 N
أو:
87.5 kN
كلا العينتين من الألمنيوم.
متطلبات القوة لديهم مختلفة تماما.
لهذا السبب "مختبر شد الألمنيوم" ليس مواصفة لسعة الآلة.
كل oy لا يحدد سعة الآلة.
force capacity هو فقط أول فحص
بمجرد معرفة القوة العاملة المتوقعة، يمكن تكوين بقية نظام الشد.
بالنسبة ل ITM-LAB، نطاقات UTM ذات الصلة هي:
RS-8000: 10–50 kN
RS-8000A: 100–300 kN
المثال 11.6 كيلو نيوتن يقع ضمن النطاق الذي قد يؤدي إلى تكوين RS-8000. متطلب 87.5 كيلو نيوتن يتجاوز بالفعل هذا النطاق وسيدفع النقاش نحو منصة ذات سعة أعلى مثل RS-8000A.
لكن سعة الإطارات وحدها ليست كافية.
يجب أن يأخذ التكوين الكامل أيضا في الاعتبار نطاق خلية الحمل، هندسة العينة المسطحة أو الدائرية، اختيار المقبض والفك، طول المقياس، متطلبات مقياس الامتداد، مساحة الاختبار المتاحة، الامتداد المتوقع، طريقة التحكم، والتقارير المطلوبة.
آلة 50 كيلو نيوتن ليست تلقائيا أفضل نظام قياس لكل عينة تكون قوة كسرها أقل من 50 كيلو نيوتن.
النطاق العملي مهم أيضا.
مثال تكوين سريع
فكر في مختبر فحص قادم لاختبار قسائم بثق الألمنيوم.
المعيار: ASTM B557M
المساحة الأصلية: 6 0 mm²
UTS المتوقع: حوالي 320 ميغاباسكال
النتائج المطلوبة: قوة العائلة، UTS، الاستطالة، منحنى الإجهاد-الانفعال الكامل
التقدير الأولي للقوة القصوى هو:
320 × 60 = 19,200 N = 19.2 kN
هذا يشير إلى نطاق القوة لتكوين
لكن رسم العينة لا يزال مطلوبا.
الأسئلة التالية هي ما إذا كانت العينة مسطحة أم مستديرة، أي قبضة مناسبة، ما هو طول المقياس المحدد، ما إذا كانت قوة الإثبات/الاستسلام تتطلب مقياس امتداد، كم من المسافة الاختبارية المطلوبة، وعدد العينات التي يتوقع المختبر تشغيلها.
حساب 19.2 كيلو نيوتن يحدد متطلب الحمل التقريبي.
لا يحدد نظام الاختبار بالكامل.
ما يجب تضمينه في طلب عرض ASTM B557
عادة ما يكون رسم العينة أكثر فائدة من قدرة الآلة المخمنة.
إذا كانت القوة المتوقعة غير معروفة، أرسل أبعاد العينة وقوة الشد المتوقعة.
يمكننا التقدير:
Expected Force ≈ UTS × A₀
إذا كانت القوة المتوقعة غير معروفة أيضا، فإن السبيكة، الطبقة الكهربائية، شكل المنتج، ورسم العينة تكفي لبدء مناقشة التكوين.
FAQ
ماذا يغطي ASTM B557؟
ASTM B557 يغطي اختبار الشد لمنتجات الألمنيوم والألمنيوم المصبوبة والمصنوعة من سبائك المغنيسيوم، باستثناء رقائق الألمنيوم. تصف ASTM اختبار الشد بأنه يوفر معلومات حول القوة واللونة تحت إجهاد الشد أحادي المحور.
ما الفرق بين ASTM B557 و B557M؟
B557 هي النسخة البوصة الرطلية وB557M هي النسخة المترية. يجب على المختبرات اتباع الطريقة المحددة المطلوبة في المواصفات الحاكمة بدلا من مجرد تحويل إعداد اختبار إلى آخر. تدرج ASTM حاليا كل من B557-15(2023) و B557M-15(2023) كنشطين.
ASTM B557 أم ASTM E8/E8M — أيهما يجب أن أستخدم؟
اتبع المواصفات المادية، الرسم، متطلبات الشراء، أو إجراءات العميل. يتناول B557/B557M منتجات الألمنيوم وسبائك المغنيسيوم بشكل خاص، بينما يغطي ASTM E8/E8M اختبارات الشد المعدنية بشكل أوسع.
هل أحتاج إلى مقياس امتداد ل ASTM B557؟
هذا يعتمد على الخصائص المطلوبة والإجراء المطبق. حيثما تكون الخصائص الدقيقة المعتمدة على الإجهاد مثل الإثبات/قوة الاستسلام مطلوبة، يصبح قياس الانفعال مهما بشكل خاص. يجب ألا يعامل العبور عبر الرأس تلقائيا كإجهاد دقيق في مقطع العرض.
ما هي سعة الجهاز المطلوبة ل ASTM B557؟
لا توجد سعة واحدة لجهاز ASTM B557. ابدأ ب UTS المتوقع × المساحة المقطعية الأصلية لتقدير أقصى قوة شد، ثم تحقق من مدى خلية الحمل، والمقابض، ومقياس الامتداد، ومساحة الاختبار، والسفر، والتحكم، ومتطلبات التقارير.
ابدأ برسم العينة، وليس بفهرس الآلة
أكثر المعلومات فائدة لتكوين اختبار ASTM B557 نادرا ما تكون قدرة الآلة التي تخمن في RFQ.
إنها العينة.
المساحة المقطعية تحدد كيف تتحول قوة المادة إلى قوة. يؤثر طول المقياس وقياس الانفعال على كيفية تفسير التشوه. يمكن أن يغير اتجاه أخذ العينة استجابة المادة المقاسة. تحدد القبضات ما إذا كان الحمل يصل إلى قسم المقياس بشكل نظيف. والكسر نفسه يمكن أن يكشف عن مشاكل لا تظهر أبدا في جدول النتائج النهائي.
مسار اختيار عملي هو:
عينة → القوة المتوقعة → القوة المتوقعة → قياس الإجهاد → مقابض → آلة اختبار الفضاء →
لتطبيقات شد الألمنيوم ضمن نطاق العمل المناسب، يمكن تكوين
