ASTM E21: Zugprüfung an Metallen bei erhöhter Temperatur_Jinan Kason Testing Equipment Co., Ltd.

ASTM E21: Zugprüfung an Metallen bei erhöhter Temperatur

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ASTM E21: Zugprüfung an Metallen bei erhöhter Temperatur

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ASTM E21: Zugprüfung an Metallen bei erhöhter Temperatur

ASTM E21 ist ein Test bei erhöhter Temperatur, der unter Zugspannung an metallischen Materialien durchgeführt wird. Obwohl diese Tests in vielen Branchen und in der akademischen Forschung eingesetzt werden, werden Tests bei erhöhter Temperatur am häufigsten in Luft- und Raumfahrtanwendungen zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften hochfester metallischer Materialien eingesetzt. Die Anforderungen an Triebwerke und Betriebstemperaturen in Flugzeugen steigen weiter, ebenso wie die Designparameter für Strukturmaterialien einschließlich Befestigungselementen. ASTM E21 beschreibt sorgfältig jeden Schritt der Hochtemperaturprüfung; von der Definition des Prüfgeräts bis zum Anbringen des Thermoelements. Mechanische Eigenschaften wie Dehnung, Flächenverringerung, Zugfestigkeit und Streckgrenze werden aufgezeichnet, um die Fähigkeit des Materials abzuschätzen, den ausgeübten Kräften standzuhalten.

Da ASTM E21 mehrere Wandler (Extensometer und Thermoelemente) erfordert, wird ein System mit einem Erweiterungskanalmodul empfohlen, um eine ordnungsgemäße Datenerfassung und Synchronisierung sicherzustellen. Die Norm verlangt, dass jedes verwendete Prüfsystem ASTM E4 entspricht. Die Vorbereitung des Systems und der Probe ist für E21 von entscheidender Bedeutung, und es sollten alle Anstrengungen unternommen werden, um sicherzustellen, dass die auf die Probe ausgeübte Kraft in axialer Richtung bleibt. Die Biegebelastung darf 10 % der axialen Belastung der Probe nicht überschreiten. Daher muss unbedingt sichergestellt werden, dass die richtige Prüfausrüstung ausgewählt wird.
Inconel-Zugstangen sind an den Probenhaltern befestigt und reichen bis in den Ofen. Keramikplatten an der Ober- und Unterseite des Ofens umschließen die Zugstangen, sobald sie an Ort und Stelle sind, und stellen sicher, dass an der Eintrittsstelle des Ladestrangs in den Ofen keine zusätzliche Isolierung angebracht werden muss. Wenn die Isolierung zu fest verpackt wird, kann es zu einer Verschiebung der Zugstangen oder Dehnungsmesserarme kommen. Zugstangen sitzen in selbstausrichtenden Haltern, um eine maximale axiale Belastung zu gewährleisten. Darüber hinaus erfordert ASTM E21 die Überwachung der angezeigten Temperatur auf der Probe. Thermoelemente vom Typ K, die mit Practice E220 kalibriert wurden, werden empfohlen und sollten den in den Abschnitten 5.3 und 9.4 dargelegten Richtlinien folgen. Vom Beginn der Prüfung bis zur Bestimmung der Streckgrenze sollte die angezeigte Temperatur folgende Werte nicht überschreiten:
Bis einschließlich 1800F +-5 (+-3C)
Mehr als 1800 °F (980 °C) +- 10 °F (+-6 °C)
**Restriktivere Anforderungen können erforderlich sein, wenn das Labor oder der Kunde dies angibt.
Für die Bestimmung der Streckgrenze ist ein Dehnungsmesser erforderlich, der die Anforderungen der Praxis E83 erfüllt. Es gibt zwei Haupttypen von Dehnungsmessern, die für Hochtemperaturprüfungen verwendet werden können. Beim ersten handelt es sich um einen kalt montierten Dehnungsmesser, der bei Umgebungstemperatur am reduzierten Abschnitt befestigt und vor Beginn des Tests mit dem Rest des Laststrangs getränkt wird. Eine weitere Option ist ein heißmontierter Extensometer, der normalerweise auf einer Schiene sitzt und zur Befestigung in den Ofen geschoben werden kann, sobald die Probe ihre Einweichphase abgeschlossen hat. Die Arme des Extensometers sollten am reduzierten Abschnitt der Probe befestigt werden.

In Fällen, in denen die Probe zu klein ist, als dass das Extensometer den reduzierten Abschnitt berühren könnte, kann die Trennung der Traversen oder Probenhalter verwendet werden, um Dehnungen zu bestimmen, die der Streckgrenze von 0,2 % Offset entsprechen. Dieser Wert muss mit „ungefähre Streckgrenze“ gekennzeichnet sein. Beim Testen einer Probe mit einer reduzierten Länge von weniger als 2 Zoll sollten mindestens 2 Thermoelemente an jedem Ende des reduzierten Abschnitts angebracht werden. Diese Thermoelemente sollten während des gesamten Tests engen Kontakt mit der Probe herstellen und aufrechterhalten. Bei der Prüfung von Proben mit einem reduzierten Querschnitt von mindestens 2 Zoll sollte ein drittes Thermoelement in der Mitte der Probe angebracht werden.

Ein typischer Hochtemperatur-Metalltest kann mehr als eine Stunde pro Probe dauern. Um der Norm zu entsprechen, muss eine Probe bei der angegebenen Temperatur eingeweicht werden, bis sie das Gleichgewicht erreicht. Sobald das Gleichgewicht erreicht ist, müssen die Proben mindestens 20 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten werden, sofern nicht anders angegeben. Wenn mehrere Tests pro Tag durchgeführt werden, kann die Einweichzeit den Durchsatz eines Labors schnell beeinträchtigen. Um Ausfallzeiten des Systems zu minimieren, kann ein universelles Prüfsystem mit einer Konfiguration mit mehreren Öfen ausgestattet werden, die es ermöglicht, während der Prüfung eine zweite Probe einzuweichen.

Terminologie:
Angezeigte Temperatur: Temperatur, die vom Temperaturmessgerät unter Verwendung hochwertiger pyrometrischer Methoden angezeigt wird.
Spezifizierte Temperatur: die vom Kunden angeforderte und ihm mitgeteilte Testtemperatur