Çekme testi

DIN  50125
Alan	Malzeme testi
Başlık	Metalik malzemelerin testi - çekme numuneleri
Kısa açıklama:	Çekme numuneleri için numune geometrisi
Son baskı	12.2016

Bir çekme numunesi olan test parçası / test parçası malzemesi testi bir için çekme deneyi . Bu tespit gerilme mukavemetini , özellikle de , aynı zamanda ilk hasar ( verim noktası ve akma noktası ) ve uzama davranışı ve malzeme .

Çekme testi numuneleri, DIN  50125 ve DIN EN ISO 6892-1'de (metalik malzemeler - çekme testi) çeşitli malzemeler için tanımlanmıştır .

Standarda göre, oransal çubuklarının (numunenin çok sayıda sabit ölçüm uzunluğu  L ₀ çapı için  d kullanılan) için kopmada uzama . Orantılılık faktörü çubuk şekilli bir indeks (aynı kopmada uzama için, formül sembolü verilmiştir bir ₅ ya da bir ₁₀ ); numuneler standartlaştırılmış şekillerden saparsa, bunun yerine ölçüm uzunluğu gösterilir. ${\ displaystyle A}$

DIN 50125, aşağıdaki kesit şekillerine sahip numuneleri tanımlar:

• dairesel (şekil A, B, C, D)
• dikdörtgen (şekil E)
• Yassı ürün numuneleri (form H, kopmada uzama A ₅₀ veya A ₈₀ ).

Çekme numunesi, standarda bağlı olarak çekme testi için omuz, yuvarlak veya çubuk numunesi olarak üretilir. Çentik etkilerinden ve dolayısıyla sonucun tahrif edilmesinden kaçınmak için, test parçasının yüzeyi ince bir şekilde döndürülür veya hatta cilalanır . Ölçüm uzunluğu, çapla tanımlanmış bir ilişki içindedir. Stres edilebilir temelinde hesaplanan enine kesit alanı örnek , bu edilir gösterilen ve değerlendirilen bir de baskı-gerilme diyagramında (sembol alanı için burada kopmada uzama ile karışıklığı önlemek için S). ${\ displaystyle S_ {0}}$

Örnek şekil

Kural olarak, prob kafaları numunenin uçlarında paralel uzunluk alanından daha geniştir. Paralel uzunluktan problara geçiş, en az 20 mm'lik bir geçiş yarıçapına sahip olmalıdır.

DIN EN ISO 6892-1'e göre genel olarak kafa genişliğinin başlangıç ​​genişliğinin en az bir ila iki katı olması gerektiği söylenebilir. Bununla ilgili ayrıntılı bilgi aşağıda örnek boyutlar altında bulunabilir.

Örnek boyutlar

DIN EN ISO 6892-1'e göre:

1. Paralel uzunluk:> L ₀ + b _0/2 (L ₀ = başlangıç ​​ölçüm uzunluğu ; b ₀ = başlangıç ​​genişliği)
2. Tahkim durumlarında: = L ₀ + 2 b ₀ (yeterli malzeme mevcutsa)
3. <20 mm, L ₀ = 50 mm genişliğe sahip şerit numuneleri için
   • Bu durumda, sıkıştırma noktaları arasındaki serbest uzunluk L ₀ + b 3 _0'a eşit olmalıdır .

Örnek üretim

Numunelerin üretimi sırasında malzeme özellikleri etkilenmemelidir. Bu, üretim sırasında kesme veya damgalama gibi işlemlerle sertleştirilen tüm alanların işlenmesi gerektiği anlamına gelir. Unutulmamalıdır haddeleme yüzeyleri gerekir zarar görmeyecek.

Delme gibi üretim süreçleri , malzeme özelliklerinde önemli değişiklikler meydana getirebilir. Spesifik olarak, esneme / uzama limitleri etkilenebilir.

DIN EN ISO 6892-1'e göre, güçlü sertleşen malzemelerin her zaman frezeleme veya ideal olarak taşlama ile bitirilmesi son derece önemlidir .

Özellikle ince malzemeler durumunda, bir demet ile aynı genişliğe sahip şeritlerin işlenmesi tavsiye edilir. Ek olarak, daha kalın örtü tabakaları stabilite sağlayabilir.

Çekme numunesi, standarda bağlı olarak çekme testi için omuz, yuvarlak veya çubuk numunesi olarak üretilir.

Çentik etkilerinden ve dolayısıyla sonucun tahrif edilmesinden kaçınmak için , test parçasının yüzeyi ince bir şekilde döndürülür ve hatta cilalanır .

(DIN50125: yüzey pürüzlülüğü Rz6.3).

İşlenmiş yüzeylerin yüzey pürüzlülüğü Rz 6.3 ile DIN 50125'e göre verilmiştir:

Düz çekme numuneleri için yöntem

DIN EN ISO 6892-1'e göre, çekme numunelerinin delinmesi ve bir numune taşlama makinesi kullanılarak işlenmesiyle üretim kendini kanıtlamıştır.

Süreç :

1. İlk olarak, bu amaç için optimize edilmiş bir makine tarafından gerilme numunesi delinir. Bu işlem, yerleştirme ve çıkarma dahil olmak üzere sac levha plakadan boşluğa yaklaşık 10 saniye sürer.
2. Aşağıda, bir numune yığını, bir numune öğütme makinesinin tutucusuna yerleştirilir. Bu tür bir makine numuneleri 30-60 saniye içinde öğütür, böylece daha sonra doğrudan çekme testi için kullanılabilirler.

Sürecin sınırları:

1. Son derece gelişmiş makineler sayesinde, 10 mm'ye kadar sac kalınlıkları artık zımbalanabilir ve taşlanabilir.
2. Sınırlar, 1.5: 1 (genişliğin kalınlığına) oranındadır.
3. 120 ° C'nin üzerine ısıtıldığında sacın hasar görmesi, özel taşlama kayışları kullanılarak önlenebilir.

Otomotiv endüstrisinde form sertleştirme / presle sertleştirme / sıcak şekillendirme yoluyla sertleştirilmiş sac metalden çekme numuneleri:

Sertleştirilmiş sacdan gerilme numunelerinin üretimi, otomotiv üreticileri ve tedarikçileri için özel bir zorluk teşkil etmektedir. Kullanılan manganez çeliklerinin, geleneksel frezeleme teknolojisi kullanılarak elde edilen aşırı toklukları nedeniyle sertleştirilmiş durumda (yaklaşık 1200 - 1800 MPa güç) işlenmesi son derece zordur. Sadece birkaç çekme numunesi işlendikten sonra, freze bıçağı kesici kenarlarının keskinliği hızla azalır. Karbür kesiciler de erken başarısız olur. Sonuç olarak, freze bıçağı işleme noktasında bir sıkışma yaratır - verimsiz gerinim sertleşmesi meydana gelir ve mikro çatlaklar oluşur. Bu şekilde üretilen gerilme numunelerinin sonuçları tahrif edilir ve>% 8 kopmada gerekli uzama elde edilmez.

Genel olarak, bu sorun alanında numune üretimi için yalnızca iki ilgili üretim süreci mevcuttur.

Çekme numunesini lazerle keserek kesin ve ardından eriyik kenarını taşlayarak çıkarın

3D kalıplı parçaların kenarlarının sıcak şekillendirmeden sonra hemen hemen her durumda yeniden işlenmesi gerektiğinden (fazla kenar alanlarının kırpılması), bu iş için kullanılan lazer kesici ayrıca bir çekme numunesini kesmek için de kullanılır. Bu, aksi takdirde bir şeridin çıkarılmasına izin vermeyecek küçük alanlarda da mümkündür. Kalıp sertleştirme sadece 3,0 mm'ye kadar olan saclarda yaygın olduğundan, lazer kesimin erime kenarının ısı etkisi sadece yaklaşık 0,3 - 0,4 mm ile sınırlıdır. Isıdan etkilenen bölge dahil olmak üzere ortaya çıkan eriyik kenar çıkarılmalıdır. Frezeleme başarısız olduğu için, tek yeterli yol bir örnek taşlama makinesi kullanmaktır.

Delme teknolojisi (sert kesme) kullanarak çekme numunesini kesmek ve ardından zımbalama yoluyla delinmiş kenarı çıkarmak

Önce sertleştirilmiş 3B parçadan bir parça çıkarılır. Bunun için çok ince bir kesme diskine sahip bir el kesme makinesi (açılı taşlama / "Flex") kullanılır. Çok ince ayırma tabakası ayırma hacminden tasarruf sağlar / dar ayırma kesimi numune parçasını büyütür. Daha sonra kemik şeklindeki / dambıl şeklindeki numune bir delme aletinde delinir. Delme, bir kenar sıkıştırma / deformasyon / kırılma kenarı oluşturur. Ortaya çıkan iş sertleşmesi kaldırılmalıdır. En etkili bitirme yöntemi, örnek bir öğütücü kullanmaktır.

Sertleştirilmiş sacdan çekme numuneleri için numune formları

Sertleştirilmiş sac metal genellikle yalnızca araç gövdesindeki belirli noktalarda kullanılır (A sütunu, B sütunu, külbütör paneli vb.) Bu 3B parçaların karmaşık geometrisi nedeniyle, tipik çekme örnekleri (A80) çok büyüktür. genellikle yeterince büyük bir örnekleme noktası yoktur. Bu nedenle, bir gerilme numunesi A50 (toplam uzunluk 165 mm) veya özel A30 şeklinde bir numune (toplam uzunluk 120 - 136 mm) kullanılır. Uzunluk 136/165/250 mm

Çekme testi problemleri:

Tabakaların sertliği çenelerin dişlerinin delinmesini engellediğinden, sertleştirilmiş, son derece kısa numunelerin bu tür testleri için geleneksel kama çeneleri kullanılamaz. Eğe dişli özel kenetleme çeneleri bile başlangıçtaki kenetleme kuvvetinin olmaması nedeniyle zamanından önce başarısız olur. Kama vidalı bağlama cihazlarının kullanımı ve aşınması biraz daha ucuzdur - ancak kalıcı bir çözüm değildir.

Sertleştirilmiş numuneler söz konusu olduğunda, numuneler bir hidrolik kenetleme cihazı ile kenetlenmelidir (dişler delinmez / sadece hafifçe) - kenetleme klempleme ile sağlanır. Geleneksel, yatay pistonlu hidrolik çeneler son derece kısa numuneler için uygun değildir çünkü sıkıştırma silindirinin duvar kalınlığı büyük bir minimum numune uzunluğunu gerektirir. Sağda, kısa (ve sert) gerilme numuneleri için özel olarak geliştirilmiş bir kenetleme cihazının bir fotoğrafı: takozlar yüksek hidrolik kuvvetle kapatılmıştır / yapı, gerilme numunesinin, sıkıştırma çenesinin merkez hattını geçen prob kafaları olmadan kenetlenmesini sağlar (devrilme riskinden yapıcı kaçınma).

Sac metalde (3,0 mm kalınlığa kadar) çekme testlerinde R + N değerinin belirlenmesiyle ilgili sorunlar

Sisteme bağlı olarak, enine gerinim ölçer (enine daralma ölçer), işlenecek numunenin yan kenarı üzerinde ölçüm hattının temas noktaları ile kayar (üreticiye ve tipe bağlı olarak). İyi CNC freze makineleri bile bu alanlarda sık sık çatırtı izleri bırakır (çıplak gözle bile görülebilir). Ancak diğer tüm işleme yöntemleri (delme, su püskürtmeli kesme, lazerle kesme vb.) Tek başına kanat kalitesini gerçek parametrelerin belirlenebileceği şekilde koşullandırmaz. Bu tür bir test için numuneler kenarlarından taşlanmalıdır.

Numune taşlama makinesi ile lazerle kaynaşmış kenar / delinmiş kenar hasarı her iki taraftan kontur taşlama ile giderilir.

Metal ayırmanın alternatif yöntemleri farklı işler. Bu yöntemlerin avantajları ve dezavantajları aşağıda gösterilmiştir.

Yüksek basınçlı su jeti kesimi (su jeti kesimi)

faydalar

• tüm malzemeleri keser
• 10 mm'den kalın sacların işlenmesi

dezavantaj

• bazen çok uzun işlem süreleri
• Çelik numuneler paslanabilir (pas önleyici emülsiyon kullanılmazsa)
• Su jetine, çıkarılan malzeme ile birlikte karmaşık bir şekilde bertaraf edilmesi gereken bir metal çamur oluşturan kesme partikülleri eklenir.
• Kenarların sivrilmesini önlemek için kesme kafasının eğilebildiği sadece yüksek kaliteli su jeti kesiciler kullanılabilir
• işlenmiş kenar, standartta gerekli olan 6,3Rz kalitesine neredeyse hiç ulaşmıyor (DIN 50125 - numunelerin çizimleri)

Lazer ışını kesme

faydalar

• evrensel, tüm metalleri keser
• Yüksek mukavemetli> 1.700 MPa olan sert levhaların işlenmesi mümkündür

dezavantaj

• yüksek yatırım maliyetleri
• Lazerle ısıl işlem , sonuçları tahrif eden ısıdan zarar görmüş bir bölge oluşturduğundan , numune üretimden sonra yeniden işlenmelidir . Isı girdisi kalınlığa bağlıdır ve bu nedenle sadece yaklaşık 3.0 mm'ye kadar olan saclar için kullanılabilir - ısı etkisi / erime kenarı her bir tarafta yaklaşık 0.4 mm'ye kadar

Manuel kontrollü geleneksel frezeleme

avantaj

• kullanılmış ekipman satın alınabildiğinden düşük yatırım maliyetleri

dezavantaj

• ucuz satın almanın avantajları personel maliyetleri tarafından hızla tüketilir
• hassas numuneler ancak daha fazla çaba ile üretilebilir

CNC kontrollü freze makinesi

avantaj

• farklı numune şekilleri için de esnek kullanım

dezavantaj

• yüksek yatırım maliyetleri
• uzun üretim süresi
• Sistemi çalıştırmak için kalifiye personel gereklidir
• Yeni frezeleme takımları ile en ufak kenar sıkışması (iş sertleştirme ) bile göz ardı edilemeyeceği için bazı malzemeler frezelenemez
• Manganez (form için kullanılan çelikler sertleştirme / pres sertleştirme ) olabilir öğütülemeyebilir onların aşırı dolayı tokluk - keskinliği freze hızla sonra sadece birkaç öğütme azalır

Nibbling makinesi

avantaj

• hızlı numune hazırlama

dezavantaj

• yüksek yatırım maliyetleri
• zımbalamada olduğu gibi kenarlar yeniden işlenmelidir
• sac metal dalgalanmalar (sac kalınlığına bağlı olarak) (farklı sac kalınlıkları için uygun değil)

Delme + numune taşlama makinesi

avantaj

• Hızlı numune üretimi: 10 saniye delme / öğütme (birden fazla numune) 30-60 saniye
• düşük işletme maliyetleri
• otomatikleştirilebilir
• genellikle yüksek uzamalar elde edilebilir
• çok sayıda nispeten ucuz
• boyuna taşlamayla yüksek kalite
• Tipik olarak alternatif yöntemlerden daha az sıklıkta bakım
• olası robotik kullanımı
• çoğu sürece kolayca entegre edilebilir
• Malzeme seçiminde esneklik

dezavantaj

• birkaç numune için ekonomik değildir (zımba, delme aletleri, numune taşlama makinesi için yatırım maliyetleri).

Kesit alanının hesaplanması

• Küboid (şekil E) veya yassı numune (şekil H):

${\ displaystyle S_ {0} = a \ cdot b}$

a kalınlığında  , b genişliğinde 

• Yuvarlak numune (form A, B, C, D):

${\ displaystyle S_ {0} = {\ frac {\ pi} {4}} d ^ {2}}$

ile çapı  d

• kütle ile ilgili (özel örnek şekiller için):

${\ displaystyle S_ {0} = {\ frac {m} {\ rho \ cdot l}}}$

ile kütle  m , yoğunluk  p'ye , uzunluğu  L

• Boru :

${\ displaystyle {\ begin {align} S_ {0} & = {\ frac {\ pi} {4}} \ left (d _ {\ rm {a}} ^ {2} -d _ {\ rm {i }} ^ {2} \ sağ) \\ & = \ pi \ left (d _ {\ rm {a}} d _ {\ rm {w}} - d _ {\ rm {w}} ^ {2} \ sağ) \ end {hizalı}}}$

ile dış çapı  d _a , iç çapı  d _i , duvar kalınlığı  d _ağırlık

• İplik :

${\ displaystyle S_ {0} = {\ frac {Titer} {\ rho}}}$

ile titre (uzunluk ilgili kütle).

Edebiyat

• M. Hörbinger. (2015). Su jeti kesimi: proses seçenekleri ve alternatif endüstriyel kesim prosesleriyle karşılaştırma. Hamburg. Yayıncılıkta Lisans + Yüksek Lisans.
• A. Fritz, G. Schulze. (2010). Üretim Mühendisliği. 9. baskı. Berlin. Springer yayınevi. Sf. 386-393
• F. Klocke, W. König. (2007). Üretim süreci 3. Berlin. Springer yayınevi.

İnternet linkleri

• ISO 6892-1 (metalik malzemeler - çekme testi)
• EN ISO 6892-1: 2016
• DIN EN ISO 377
• DIN 50125: 2016-12 (metalik malzemelerin testi - çekme numuneleri)

Bireysel kanıt

1. ↑ ^{a b} DIN EN ISO 6892-1 - 2017-02 - Beuth.de. Erişim tarihi: May 4, 2018 . 
2. ↑ ^{a b} Yüksek basınçlı su jeti ile malzeme işleme . İçinde: Üretim süreci 3 (=  VDI kitabı ). Springer, Berlin, Heidelberg, 2007, ISBN 978-3-540-23492-0 , s. 321–332 , doi : 10.1007 / 978-3-540-48954-2_8.pdf ( springer.com [4 Mayıs 2018'de erişildi]). 
3. ↑ ^{a b c} Üretim teknolojisi | SpringerLink . doi : 10.1007 / 978-3-642-12879-0.pdf ( springer.com [PDF; 4 Mayıs 2018'de erişildi]). 
4. ↑ ^{a b} Michaela Hörbinger: Su jeti ile kesme: prosedür araçları ve alternatif endüstriyel ayırma prosesleriyle karşılaştırılması . Lisans + Ana Yayın 2015, ISBN 978-3-95820-401-0 ( google.de [2018 May 4 erişilebilir]). 
5. ↑ ^{a b} DIN 50125 - 2016-12 - Beuth.de. Erişim tarihi: May 4, 2018 . 
6. ↑ ^{a b c} Üretim için lazer teknolojisi | SpringerLink . doi : 10.1007 / b137581.pdf ( springer.com [PDF; 4 Mayıs 2018'de erişildi]). 
7. ^ ^{A b} J. Franke, W. Schulz, D. Petring, E. Beyer: Lazer alevle kesmede ekzotermik reaksiyonun rolü . In: Teknolojide Lazerler / Mühendislikte Lazerler . Springer, Berlin, Heidelberg, 1994, ISBN 978-3-540-57444-6 , s. 562-567 , doi : 10.1007 / 978-3-662-08251-5_123.pdf ( springer.com [4 Mayıs 2018'de erişildi]). 
8. ^ ^{A b} Reinhart Poprawe: Tailored Light 2: Lazer Uygulama Teknolojisi . Springer Science & Business Media, 2011, ISBN 978-3-642-01237-2 ( google.de [4 Mayıs 2018'de erişildi]). 
9. ↑ ^{a b} Björn Olaf Assmann: Yarı üretken hızlı prototip oluşturma süreci olarak frezeleme kullanarak yüksek hassasiyetli prototiplerin üretimi . Haltern Haziran 2013, s. 28-29 . 
10. ↑ ^{a b} Eva Ponick, Alexander Stuckenholz: LoraWan - Endüstri 4.0 için kablosuz iletişim . Ed.: Hamm Uygulamalı Bilimler Üniversitesi - Lippstadt. Hamm. 
11. ↑ ^{a b c d e f g h i} D. Veeramani, S. Kumar: Bir NC taret zımba presinde nibbling işleminin optimizasyonu . In: International Journal of Production Research . bant 36 , hayır. 7 , 1998. 
12. ↑ ^{a b c d e} Weiss, Michael: FV yapılarının sorunsuz birleşmesi . 2006, doi : 10.3929 / ethz-a-005198693 ( ethz.ch [15 Mayıs 2018'de erişildi]).