Štandardná prax ASTM E2368-10 na testovanie termomechanickej únavy riadenej napätím

Norma „ASTM E2368-10 Štandardná prax pre skúšanie termomechanickej únavy riadenej napätím“ vyvinutý Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) pokrýva stanovenie termomechanických únavových vlastností materiálov pri jednoosových podmienkach regulovaných ťahom. Cyklus termomechanickej únavy je tu definovaný ako stav, v ktorom sa rovnomerné teplotné a napäťové polia na meracom úseku vzorky súčasne menia a nezávisle riadia. Táto aplikácia sa zameriava na testovanie termomechanickej únavy vykonávané na podporu činností, ako je výskum a vývoj materiálov, mechanický dizajn, kontrola procesov a kvality, výkonnosť produktu a analýza porúch. Hoci je táto aplikácia špecifická pre testovanie riadené namáhaním, mnohé kapitoly poskytujú užitočné informácie pre testovanie termomechanickej únavy riadené silou alebo stresom.

Táto implementácia umožňuje maximálne a minimálne hodnoty teploty a mechanického namáhania a teplotného fázovania mechanického namáhania s obmedzením, že tieto parametre zostanú cyklicky konštantné počas celého testovacieho obdobia. Neexistujú žiadne obmedzenia na faktory prostredia, ako je tlak, vlhkosť, okolité prostredie a iné, za predpokladu, že sú kontrolované počas testu, nespôsobujú stratu alebo zmenu veľkosti vzoriek v priebehu času a sú podrobne uvedené v správe s údajmi.

Použitie tejto aplikácie je obmedzené na vzorky a nezahŕňa testovanie plnohodnotných komponentov, štruktúr alebo spotrebných produktov.

Na účely tohto štandardu platia nasledujúce pojmy a definície:

• Napätie je tu definované ako inžinierske napätie, čo je pomer sily k pôvodnej ploche prierezu vzorky. Plocha sa meria v nezaťaženom stave pri izbovej teplote.
• Koeficient tepelnej rozťažnosti vyjadruje zlomkovú zmenu voľnej rozťažnosti pre jednotkovú zmenu teploty nameranú v testovanej vzorke.
• Celková deformácia je zložka deformácie nameraná na skúšobnej vzorke a súčet teplotnej deformácie a mechanickej deformácie.
• Tepelná deformácia je zložka deformácie, ktorá je výsledkom zmeny teploty (meranej na skúšobnej vzorke) v podmienkach voľnej expanzie. Pre niektoré materiály môže byť nelineárne v rámci požadovaného teplotného rozsahu.
• Mechanická deformácia je zložka deformácie, ktorá vzniká, keď sa od celkovej deformácie odpočítava voľná rozťažná tepelná deformácia (meraná na skúšobnej vzorke).
• Elastická deformácia je deformačná zložka, ktorá vznikne, keď sa napätie vydelí od teploty závislým Youngovým modulom (v súlade so štandardnou skúšobnou metódou ASTM E111-17 pre Youngov modul, tangentový modul a modul tetivy).
• Nepružná deformácia sa vzťahuje na zložku deformácie, ktorá vznikne, keď sa elastická deformácia odpočíta od mechanického napätia.
• Pomer deformácie je pomer minimálneho mechanického namáhania k maximálnemu mechanickému namáhaniu v deformačnom cykle.
• Skutočný fázový uhol mechanického napätia/teploty je na účely posúdenia presnosti fázovania definovaný ako posun tvaru vlny medzi maximálnou teplotnou odozvou nameranou vo vzorke a maximálnou odozvou mechanického namáhania. Na referenčné účely sa uhol považuje za pozitívny, ak je maximum teplotnej odozvy 180 stupňov alebo menej pred maximom odozvy na mechanické namáhanie, inak sa fázový uhol považuje za negatívny.
• Synchrónna termomechanická únava označuje cyklus, v ktorom sa súčasne vyskytuje maximálna hodnota teploty a maximálna hodnota mechanického namáhania.
• Mimofázová (protifázová) termomechanická únava označuje cyklus, v ktorom je maximálna hodnota teploty pred maximálnou hodnotou mechanického namáhania o časovú hodnotu rovnajúcu sa 1⁄2 periódy cyklu.

Pri použití konštrukčných materiálov v prostredí s vysokou teplotou môžu komponenty náchylné na únavové poškodenie počas daného cyklu zaznamenať formu súčasne sa meniacich tepelných a mechanických síl. Tieto stavy sú často kritické, pretože kombinujú mechanizmy poškodenia závislé od teploty a od cyklovania (únava) s rôznou závažnosťou súvisiacou s fázovým vzťahom medzi cyklickou teplotou a cyklickým mechanickým namáhaním.

Možno vidieť, že takéto účinky ovplyvňujú vývoj mikroštruktúry, mikromechanizmy degradácie a rôzne ďalšie fenomenologické procesy, ktoré v konečnom dôsledku ovplyvňujú cyklický život. Testovanie termomechanickej únavy riadené napätím sa často používa na skúmanie účinkov súčasne sa meniaceho tepelného a mechanického zaťaženia v idealizovaných podmienkach. Tu sa externe aplikujú cyklické teoreticky rovnomerné teplotné a napäťové polia a kontrolujú sa v celej meracej časti vzorky.

Spomedzi mnohých testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, ktoré poskytuje pre podniky v rôznych sektoroch, naša organizácia poskytuje aj testovacie služby definované v norme „ASTM E2368-10 Standard practice for tension-controlled termomechanické únavové testovanie“ s vyškoleným a odborníkom. personál a moderné technologické vybavenie.