Producătorii de oțel, producătorii de aluminiu, producătorii de echipamente originale (OEM) și laboratoarele de testare efectuează, de regulă, încercări de tracțiune pe metale ca parte a asigurării calității. Sunt testate proprietăți ale materialului esențiale pentru rezistența, siguranța și fiabilitatea componentelor. În același timp, trebuie asigurată efectuarea încercării respective conform standardelor – în funcție de cerințele clientului sau de accesul pe piață, conform ISO 6892-1, ASTM E8/E8M sau ambelor standarde. Acest lucru se întâmplă deoarece ambele standarde sunt importante la nivel mondial și, prin urmare, sunt utilizate în paralel în numeroase laboratoare.
Obiectivul este același în toate cazurile: încercarea la tracțiune trebuie să ofere rezultate consistente și fiabile, trasabile și reproductibile. Însă tocmai aici începe provocarea, în special pentru laboratoarele care efectuează în mod regulat încercări conform ambelor standarde. Aceasta ridică o întrebare: pot fi comparate rezultatele obținute conform ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M – și, dacă da, în ce condiții?
Două standarde, un singur obiectiv de testare – dar nu întotdeauna aceleași rezultate
Unele laboratoare care testează conform ambelor standarde profită în mod deliberat de asemănările dintre acestea: definesc parametrii în mod identic acolo unde ambele standarde permit acest lucru, creând astfel o bază mai bună pentru rezultate reproductibile și procese mai eficiente.
Pentru că cei care cunosc diferențele esențiale pot obține avantaje reale în activitatea zilnică de laborator. Rezultatele pot fi mai bine clasificate, eventualele abateri devin mai ușor de înțeles, iar secvențele de testare pot fi concepute mai deliberat. Mai presus de toate, însă, devine clar unde parametrii pot fi definiți în mod similar pentru a îmbunătăți reproductibilitatea – și unde este necesară prudența, deoarece standardele folosesc proceduri sau definiții diferite.
Webinar: Încercări de tracțiune pe metale conform ISO 6892-1 și ASTM E8
Aflați în detaliu diferențele dintre ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M, provocările testării și soluțiile oferite de ZwickRoell.
Cele două standarde, pe scurt
Acest articol se concentrează pe încercarea la tracțiune a metalelor la temperatura camerei, conform a două standarde-cheie:
- ISO 6892-1: Materiale metalice – Încercarea la tracțiune – Partea 1: Metodă de încercare la temperatura camerei
- ASTM E8/E8M: Metode standard de încercare la tracțiune a materialelor metalice
Părțile standardelor referitoare la temperaturi ridicate sau scăzute nu sunt luate în considerare aici.
De ce există standarde ISO și ASTM?
Diferențele dintre ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M au legătură și cu organizațiile din care provin aceste standarde. ISO este o organizație internațională cu sediul în Elveția, în cadrul căreia sunt reprezentate organizațiile naționale de standardizare ale țărilor membre. ASTM are sediul în SUA și a fost inițial puternic influențată de aceasta, însă astăzi este utilizată și la nivel global, reunind membri din industrie, mediul științific și instituții publice.
Din motive istorice, cele două organizații diferă în ceea ce privește structurile, metodele de lucru, procesele de actualizare și prioritățile. Acest lucru se reflectă și în standarde: ambele oferă un standard pentru încercarea la tracțiune a metalelor, dar uneori pun accent diferit și au niveluri de detaliu diferite.
Având în vedere importanța globală a ambelor standarde, tendința spre armonizare a fost – și rămâne – evidentă. Există deja numeroase asemănări: procesul de bază al încercării la tracțiune a metalelor este același conform ambelor standarde; ambele folosesc sisteme și echipamente de testare reproductibile, precum bacurile de prindere a epruvetelor, iar prin ASTM E8M a fost stabilită varianta metrică cu unități SI. O geometrie comună a epruvetelor plate este, de asemenea, un rezultat al armonizării.
Procesul de testare în sine urmează aceeași logică în ambele standarde: pornind de la produsul semifabricat, se pregătește o epruvetă, se măsoară geometria acesteia, se efectuează încercarea la tracțiune, iar datele sunt înregistrate și evaluate. Tocmai această structură comună de bază oferă un punct de plecare bun pentru pașii ulteriori spre armonizare.
Privire de ansamblu asupra principalelor diferențe
Chiar dacă procesul de bază al testării este similar, ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M diferă în mai multe puncte relevante pentru activitatea zilnică de laborator. Acestea includ, în special, geometriile epruvetelor, măsurarea dimensiunilor epruvetei sau determinarea secțiunii transversale inițiale, cerințele privind sistemul de testare, definirea rezultatelor, precum și viteza de testare și metodele de control.
Aceste diferențe nu sunt toate la fel de critice. Unele privesc în principal denumirea, altele au o influență directă asupra valorilor determinate. Prin urmare, nu este important doar faptul că există o diferență, ci și ce înseamnă aceasta pentru rezultat.
1. Geometria epruvetei
Pentru epruveta plată, există o geometrie predefinită care este consecventă atât în ISO 6892-1, cât și în ASTM E8/E8M. Această geometrie comună a fost parte a armonizării și permite o comparare mai bună a încercărilor în anumite condiții.
| Parametru | ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M |
|---|---|---|
| Tip epruvetă | B1 | Epruvetă plată (tip tablă) |
| Lățime | 12,5 mm | 12,5 mm |
| Lungime de referință | 50 mm | 50 mm |
| Grosime | până la 3 mm | 0,13 până la 5 mm |
Domeniul de suprapunere este, prin urmare, pentru grosimi de tablă între 0,13 mm și 3 mm. În acest domeniu, se poate utiliza geometria comună de tip tablă pentru ca respectivele condiții de testare să fie cât mai similare posibil. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă automat că toate rezultatele sunt direct reproductibile – dar reduce un factor important de influență.
Situația este diferită pentru epruvetele rotunde. Ambele standarde definesc epruvete cilindrice rotunde, iar în ambele cazuri lungimea de referință este definită în raport cu diametrul. Totuși, ASTM E8 face diferența în funcție de diametre, în timp ce ISO 6892-1 ține cont de grupele de materiale. Nu există o geometrie comună predefinită pentru epruveta rotundă. Dacă se doresc condiții comparabile, lungimea de referință și diametrul trebuie corelate în mod deliberat.
Pentru produse speciale, precum șuruburi, țevi sau produse similare, sunt uneori relevante secțiuni sau anexe separate, care trebuie luate în considerare.
Odată ce sunt utilizate geometrii diferite ale epruvetelor, rezultatele nu mai sunt reproductibile – nici chiar dacă valorile sunt raportate la secțiunea transversală. Prin urmare: pentru a obține un comportament tensiune-deformație reproductibil, lungimea de referință și secțiunea transversală trebuie să fie identice.
2. Măsurarea dimensiunilor epruvetei / determinarea secțiunii transversale inițiale
Influența măsurării secțiunii transversale este adesea subestimată în practică. Secțiunea transversală inițială are un efect direct asupra tuturor valorilor de tensiune calculate. Dacă secțiunea transversală este determinată diferit, rezultatele pot diferi și ele – chiar dacă încercarea propriu-zisă a fost efectuată corect.
Pentru ISO 6892-1, măsurătorile se efectuează în mai multe puncte de-a lungul lungimii calibrate paralele a epruvetei, pentru a determina secțiunea transversală. Valorile secțiunii transversale sunt apoi mediate. Este necesară o precizie de ±2% pentru măsurarea grosimii.
ASTM E8/E8M adoptă o abordare diferită. Măsurătoarea se efectuează în punctul cel mai îngust al lungimii calibrate paralele. În plus, sunt specificate valori absolute pentru precizia măsurării grosimii: 2 µm pentru grosimi ale tablei mai mici de 2,5 mm, 10 µm pentru grosimi între 2,5 mm și 5 mm și 20 µm pentru grosimi mai mari de 5 mm.
| ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M | |
|---|---|---|
| Determinare | Măsurare în mai multe puncte ale lungimii calibrate paralele și mediere a valorilor secțiunii transversale | Măsurare în punctul cel mai îngust al lungimii calibrate paralele |
| Precizia măsurării grosimii | ±2% | În funcție de grosimea tablei (< 2,5 mm, 2,5–5 mm / > 5 mm): 2 µm / 10 µm / 20 µm |
Diferența dintre cerința procentuală și cea absolută pentru măsurarea grosimii poate fi semnificativă, în funcție de grosimea tablei. Exemplu: pentru o grosime a tablei de 3 mm, este posibilă o abatere de până la 60 µm conform ISO 6892-1, în timp ce ASTM E8M permite doar 10 µm. Astfel de diferențe pot deveni relevante în cadrul auditurilor, al solicitărilor clienților sau atunci când rezultatele sunt aproape de valorile limită.
3. Cerințe privind sistemul de testare
Configurația de bază a testării este reproductibilă conform ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M: este necesar un cadru de încărcare adecvat, care să includă electronica de măsurare și control, bacuri de prindere a epruvetei, celulă de sarcină, extensometru și software pentru evaluarea, stocarea și analiza datelor. Acest lucru înseamnă că baza tehnică pentru încercările conform ambelor standarde este, în esență, similară și nu este nevoie de două sisteme de testare complet diferite în laborator.
Există totuși diferențe în ceea ce privește clasele de precizie necesare pentru celulele de sarcină și extensometre. În plus, clasele de precizie sunt definite diferit, deoarece se bazează pe standarde diferite: pentru ISO 6892-1, ISO 7500-1 (măsurarea forței) sau ISO 9513 (extensometre), iar pentru ASTM E8, ASTM E4 (măsurarea forței) și ASTM E83 (extensometre).
În cadrul consultanței noastre, luăm în considerare aplicațiile specifice și verificăm care cerințe din ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M sunt mai stricte în fiecare caz. Pe această bază, echipamentul de testare este conceput astfel încât un singur sistem de testare să acopere, pe cât posibil, ambele standarde.
4. Rezultatele încercării
Există diferențe de terminologie și de metodă de determinare pentru rezultatele încercării. Multe valori sunt foarte asemănătoare și diferă doar prin denumire.
Este necesară însă prudență în ceea ce privește alungirea la forța maximă și alungirea la rupere. Determinarea acestor caracteristici este diferită.
| ISO 6892-1 | ASTM E8 |
|---|---|
| Panta părții elastice – mE | – |
| Limita de curgere (alungire) la 0,2% deformație plastică – Rp0,2 | Yield point (offset = 0,2%) |
| Limita de curgere superioară – ReH | UYS |
| Limita de curgere inferioară – ReL | LYS |
| Alungirea la limita de curgere – AL | YPE |
| Rezistența la tracțiune – Rm | TS |
| Alungirea plastică procentuală la forța maximă – Ag | – |
| Alungirea totală procentuală la forța maximă – Agt | Elu – alungire uniformă |
| Alungirea la rupere – A (manual și cu software) | Alungirea la rupere (manual) |
| Alungirea totală procentuală la rupere – At | Alungirea la rupere |
Alungirea uniformă sau alungirea la forța maximă
Denumirea este aproape identică, este vorba de aceeași caracteristică, și totuși rezultatele nu sunt direct reproductibile. Aceasta se datorează faptului că determinarea alungirii la forța maximă, cunoscută și sub numele de alungire uniformă, diferă între ISO și ASTM.
Conform ISO 6892-1, alungirea totală procentuală la forța maximă (Agt) este determinată în punctul forței maxime.
Conform ASTM E8, alungirea totală la forța maximă (Elu) este determinată diferit: se trasează o linie orizontală cu 0,5% sub forța maximă, iar alungirea se citește la mijlocul acestei linii.
În funcție de material, acest lucru poate duce la diferențe relevante în rezultat.
O altă diferență: ISO 6892-1 definește, în plus, alungirea plastică procentuală la forța maximă (Ag), unde alungirea elastică este scăzută din valoarea totală. ASTM nu utilizează această caracteristică.
Alungirea la rupere
Alungirea totală în momentul ruperii se determină la ultimul punct de măsurare înainte de scăderea forței, deoarece acesta marchează ruperea. În ISO 6892-1, caracteristica se numește alungire totală procentuală la rupere (At), iar ASTM E8 o denumește alungire la rupere.
Pentru alungirea la rupere (A) conform ISO 6892-1, se scade alungirea elastică, astfel încât se obține doar alungirea remanentă. Aici ASTM E8 face diferența esențială, deoarece alungirea după rupere se determină manual, prin reasamblarea și măsurarea celor două jumătăți ale epruvetei după rupere. În acest scop, pe epruvetă se aplică repere înainte de încercare.
Deoarece rezultatele dintre măsurarea manuală și cea automată variază de obicei semnificativ, calculul manual poate fi utilizat și pentru comparabilitate cu ISO. Acest lucru este posibil și conform ISO 6892-1, dar este folosit din ce în ce mai rar, din cauza efortului mai mare și a dispersiei mai mari a valorilor.
Mai există un aspect de luat în considerare la compararea valorilor alungirii la rupere: viteza de testare în domeniul de deformare plastică este definită diferit în cele două standarde și poate varia. Vitezele de testare influențează însă semnificativ rezultatele, aspect care devine și mai clar în secțiunea următoare.
5. Viteza de testare și metodele de control
Ambele standarde definesc trei metode diferite de control al vitezei de testare până la atingerea limitei de curgere. Metodele sunt comparabile din punct de vedere funcțional, dar denumirile diferă – și tocmai acest lucru duce adesea la confuzii în activitatea zilnică de laborator.
Rezultatele obținute prin metode de control diferite nu sunt reproductibile – un aspect critic.
| ISO 6892-1:2020 | Descrierea metodei de testare | ASTM E8/E8M-22 | Descriere |
|---|---|---|---|
| Metoda A1 | Control în buclă închisă al vitezei de deformație, de ex. 0,00025 s⁻¹ ±20% | Metoda B | Control în buclă închisă al vitezei de deformație, de ex. 0,00025 s⁻¹ ±40% |
| Metoda A2 | Control în buclă deschisă al vitezei de deformație, de ex. 0,00025 s⁻¹ ±20% | Metoda C | Viteza traversei, de ex. 0,00025 s⁻¹ ±20% |
| Metoda B | Viteza de creștere a tensiunii, de ex. 6/60 MPa/s pentru oțel sau 2/20 MPa/s pentru aluminiu | Metoda A | Viteza de creștere a tensiunii, 1,15–11,5 MPa/s |
| Viteza de testare (după depășirea limitei de curgere), de ex. pentru determinarea rezistenței la tracțiune: 0,0067 s⁻¹ ±20% (sau 0,00025 s⁻¹ sau 0,002 s⁻¹) | Viteza de testare (după depășirea limitei de curgere), de ex. pentru determinarea rezistenței la tracțiune: 0,00083–0,0083 s⁻¹ | ||
Specificațiile pentru controlul vitezei de creștere a tensiunii variază. În timp ce în ISO 6892-1 viteza de creștere a tensiunii depinde de modulul de elasticitate al materialului, în ASTM E8 aceasta este independentă de acesta.
Pe de altă parte, metodele cu control al vitezei de deformație până la atingerea limitei de curgere sunt reproductibile. Aici, aceleași viteze de testare au fost definite în ambele standarde. Doar în varianta „buclă închisă”, ASTM E8 permite o toleranță mai mare.
Materialele metalice sunt sensibile la vitezele de deformație. O viteză de testare mai mare duce, de exemplu, la limite de curgere mai ridicate și are astfel o influență majoră asupra rezultatelor testării.
Cea mai bună reproductibilitate a valorilor de testare se obține prin metoda buclă închisă. Aceasta garantează viteze de deformație identice la determinarea limitei de curgere. Această metodă impune cerințe mai ridicate asupra echipamentului, dar poate fi avantajoasă prin rezultate mai fiabile și o variație mai redusă.
Concluzie: cunoașteți diferențele, folosiți eficient asemănările
ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M sunt recunoscute la nivel mondial și consacrate în practică. Cei care înțeleg diferențele pot clasifica corect rezultatele, pot evita interpretările greșite și pot lucra mai eficient. Deoarece cele două standarde sunt armonizate în anumite domenii, asemănările pot fi folosite în mod țintit: de exemplu, prin aceleași forme de epruvete, setări, proceduri și, în general, condiții de testare reproductibile.
În activitatea zilnică de laborator, un sistem de testare care acoperă ambele standarde fără modificări complexe facilitează considerabil trecerea între ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M. Pe lângă echipamentul de testare adecvat, software-ul joacă un rol decisiv: programele standard de testare conțin deja toate cerințele standard relevante și garantează o încercare conformă cu standardele.
Setările echipamentului pot fi, de asemenea, salvate în software-ul de testare și reproduse automat. Acest lucru face posibilă trecerea între încercările conform ISO 6892-1 și ASTM E8/E8M în mod sigur, reproductibil și cu efort minim.