2つの引張試料が同じアルミニウム押出から加工されます。
同じ合金。同じ気性だ。ほぼ同じ標本の寸法です。
両者の最終引張強度はほぼ同じですが、1つは明らかに伸長が低いと報告されています。
結果が間違っているのでしょうか?
必ずしもそうとは限りません。
材料を疑問視する前に、各試料の出所、押出方向に対する向き、元のゲージ長、ひずみの測定方法、グリップ内で滑った試料の有無、骨折箇所を確認してください。
これがASTM B557 アルミニウム引張試験を単に試料を破壊するよりも複雑なものにしています。
ASTM B557-15(2023)は、アルミニウム箔を除く鍛造および鋳造アルミニウムおよびマグネシウム合金製品の張力試験を扱っています。ASTMは引張試験を、単軸引張応力下での強度および延性情報を得る手段として説明しており、材料比較、合金開発、品質管理、適切な状況下での設計などが応用されています。
ただし、実験室では試験ソフトウェアでASTM B557を選択するのは始まりに過ぎません。
結果は試料、測定システム、そして引張荷重がゲージ区間にどれだけきれいに到達するかによって異なります。
ASTM B557が実際に測定するもの
ユニバーサルテストマシンは「引張強度」を直接測定しません。
ロードセルは力を測定します。伸長計やその他のひずみ測定システムは、試料の定められた部分の変形を測定します。
これらの測定値は、元の試料の形状を考慮した後にのみ工学的特性となります。
for engineering stress:
σ = F / A₀
ここで F は引張力、A₀ は元の断面積です。
工学的ひずみの場合:
ε = ΔL / L₀
ここでΔLはゲージ長の変化、L₀は元のゲージ長です。
2つの標本が共に15 kNに達すると考えます。
もし標本Aの元の面積が50 mm²の場合:
15,000 / 50 = 300 MPa
標本Bの元の面積が75 mm²の場合:
15,000 / 75 = 200 MPa
ロードセルは同じ最大力を測定しました。計算される工学的応力は大きく異なります。
伸長にも同じ原理が適用されます。伸縮は適切なゲージ長と測定手順に関連している場合にのみ意味を持ちます。
アルミニウム引張曲線の読み取り
引張試験は、結果を単一の最大力値ではなく材料応答として扱うとはるかに有用になります。
典型的なアルミニウム応力-ひずみ曲線の開始部分では、変形は主に弾性です。荷重が続くと永久変形が始まり、試料は塑性領域に入ります。
応力は試料が最大工学的応力に達するまで上昇し続けます—極限引張強度(UTS))。
UTSを超えて変形はますます局所化される可能性があります。首頸部が起こり、最終的には骨折が起こります。
したがって、1つの曲線は複数の異なる情報を提供できます。
2つの標本を考えます:
| Property | Specimen A | Specimen B |
|---|---|---|
| Yield Strength | 275 MPa | 278 MPa |
| UTS | 315 MPa | 316 MPa |
| Elongation | 12% | 7% |
UTSだけを見ると、これらの標本はほぼ同一に見えます。
彼らの延性は別の話を語っています。
したがって、降伏強度、UTS、伸長は「強度」を表す際には同義ではありません。これらは引張応答の異なる側面を表しています。
完全曲線はもう一つの利点を加えます:コンテキストです。
異常な初期のトーイング、初期勾配の変化、最大荷重に達する前の予期せぬ出来事などは、最終結果表には示されない何かを明らかにすることがあります。
なぜ降伏強度はひずみ測定に依存するのか
多くのアルミニウム合金は、鋼によく見られる明確な降伏点を示しません。
代わりに、証明強度や降伏強度はオフセット法を用いて決定できます。
よく知られた0.2%オフセットが原理を示しています。
まず、応力-ひずみ応答の弾性部分を確立します。その傾斜に平行な線は指定されたひずみオフセットによってずれます。オフセット線と応力ひずみ曲線の交差が対応する証明強度/降伏強度を定義します。
実験室で難しいのはオフセット線を描かないことです。
交差が計算された領域で信頼できるひずみデータを取得しています。
クロスヘッドトラベルは自動的に試料ひずみではありません
クロスヘッドは完全な機械的試験システムに属します。
その動きには試料の延長、グリップの取り付け、機械の適合性、治具の変形、荷重トレイン内のその他の動きが含まれます。
したがって、クロスヘッドの動きが1.00 mmでも、定義された試料ゲージ区間内で1.00 mmの伸長と自動的に解釈されるべきではありません。
伸長計は試料本体で指定されたゲージ長にわたる変形を測定することで異なるアプローチを取ります。
この区別は、証明や降伏強度などのひずみ依存の結果において特に重要です。
機械は最大力を正確に測定しても、ひずみチャネルが適切でなければ証明強度測定には不十分な構成になります。
機械の容量と力の精度は引張システムの一部に過ぎません。
試料は測定の一部です
機械容量は試料の形状よりも注目されることが多いです。
引張試験の場合、これは機器の議論を誤った方向に導く可能性があります。
アルミニウムシートから加工された薄い平らなクーポンと、バーから加工された丸い試料は、同様の最大力を生み出すことがあります。それでも、握り方や応力測定の配置が大きく異なる場合があります。
元の断面積は力を工学的応力に変換するため基本的です。
長方形断面の場合:
A₀ = Width × Thickness
ラウンドセクションの場合:
A₀ = πd² / 4
幅、厚さ、直径の誤差は試験全体の計算応力に影響を与えます。
ゲージの長さは別の役割を果たします。ひずみと伸縮の基準を確立します。
短いゲージ長で1ミリメートル伸ばすと、長いゲージ長で1ミリメートルのひずみとは異なる。
縮小断面や遷移ジオメトリも重要です。荷重は不必要な局所応力集中なしに意図されたゲージ領域に入る必要があります。
ここで試料準備が試験の一部となります。
バリ、損傷した刃、加工痕、遷移不良、意図しない切り欠きなどが好ましい断裂原点となることがあります。同じ加工欠陥で複数の試片が繰り返し故障した場合、機械の容量を増やしても問題は解決しません。
平らな試料と丸い試料は、同じUTM上で試験しても異なる顎の形状や伸長計の配置を必要とすることがあります。
フレームは測定システムの一要素に過ぎません。
Same すべてのoy, Different Sampling Direction
サプライヤーが1つの引張結果を報告します。あなたの入ってくる検査室から別の報告が来ています。
機械を比較する前に、試料を比較してください。
圧延板、シート、押出アルミニウム製品は加工の結果として方向性の機械的特性を発揮することがあります。
一次処理方向に対して縦方向に採取された試料は、横方向に採取された試料と機械的に同等とは限りません。
化学成分は同じかもしれません。
温度は同じかもしれません。
材料構造の引張荷重に対する向きはそうではありません。
これは特にサプライヤー証明書と入荷検査結果を比較する際に重要です。両研究所が差を機械の不一致の証拠とみなす前に、比較可能なサンプリング場所と方向を用いていることを確認する。
ASTM はまた、材料や部品の選択部分から加工された標準化された試料が、最終製品全体の強度や延性、または異なるサービス環境下での挙動を完全に反映できない場合があることを警告しています。
破砕が教えてくれること
引張結果が疑わしい場合、破損した試料は最初に確認する価値のある場所の一つであることが多いです。
意図されたゲージ領域内の骨折は、顎のすぐ隣の骨折とは異なる物語を語ります。
グリップ近距離骨折は、グリップによる損傷、軸方向の整列不良、不適切な顎の顔面、加工損傷、局所的な応力集中と関連することがある。
これは診断信号であり、結果を自動的に拒否する理由ではありません。受け入れは該当する試験や製品要件に依存します。
Slippageは異なる物語を語ります。
荷重中に試料がジョーに対して動く場合、測定されるシステムの動きの一部は意図した試料変形ではなく滑りによるものです。
比較的柔らかいアルミニウム表面の場合、グリップには2つの役割があります。すなわち、滑りなく必要な引張力を伝達すること、そして意図しない破損箇所を生じさせることです。
アライメントも同じ理由で重要です。
意図された条件は主に一軸張力です。試料を軸から外れて設置すると、材料要件には含まれていなかった曲げが生じる可能性があります。
 ,至少大于150KB,保证图片质量.webp)
数値が一致しない場合は、ここから始め
てください予期せぬ結果はすべて同じ原因ではありません。このパターンは、2つの数字が異なるという事実よりも通常より有用です。
| What You See | Check First |
|---|---|
| UTSは再現可能だがエロングは散乱します | ゲージ長、伸長方法、断裂位置、試料方向 |
| yieldはUTSよりも変動が大きい | 伸長計、初期曲線、プリロード/ゼロ状態、制御レート |
| 顎近くの繰り返し骨折 | アライメント、ジョーフェイス、グリップ損傷、加工品質 |
| 曲線に初のトーが現れ | るGrip seating, slack, preload, extensometer installation |
| 試料が積み込み中に滑る | Jaw selection, gripping condition, specimen surface |
| Supplier and incoming results disagree | すべてのoy、テンパー、製品形状、厚さ、サンプリング場所と方向 |
これがトラブルシューティング時に引張曲線全体を保持することが有用である理由です。
最後の数字で報告された内容がわかります。
この曲線はテストの挙動が変わった時期を示すのに役立ちます。
この標本は違いの由来を説明するのに役立ちます。
ASTM B557、B557MおよびASTM E8/E8M
ASTM B557/B557MおよびE8/E8Mは関連する引張試験手法ですが、名称を同義で扱うべきではありません。
ASTM は現在、B557-15(2023)および B557M-15(2023)をアクティブとして登録しています。B557は鍛錬および鋳造アルミニウムおよびマグネシウム合金製品を対象とし、B557Mはそのメートル法に対応しています。
ASTM E8/E8Mは金属材料の引張試験を広くカバーしています。現在の現行版はE8/E8M-25です。
| ASTM B557 / B557M | ASTM E8/E8M | |
|---|---|---|
| Main focus | アルミニウムおよびマグネシウム合金製品 | 金属材料一般 |
| Product forms | 鍛造および鋳造製品 | Broad metallic product forms |
| アルミホイル | Excluded from B557/B557M | Follow governing specification |
| Unit approach | B557: inch-pound;B557M:SI | Combined E8/E8M framework |
| Method selection | Follow governing specification | Follow governing specification |
実用的なルールは単純です:
規定図面、材料仕様、購入要件、顧客手続きで求められる方法と版を使用してください。
試料がアルミニウムだからといって方法を選択しないでください。
From Specimen Load to Machine Configuration
ASTM番号は機械の容量を決定するものではありません。
合金の指定も同様です。
予想引張強度と元の試料面積からスタート:
期待最大力 ≈ 期待UTS × A₀
平坦試料の縮小断面が次のことを仮定します:
12.5 mm × 3.0 mm
Original area:
37.5 mm²
もし期待UTSが次の場合:
310 MPa
then:
F ≈ 310 × 37.5
F ≈ 11,625 N ≈ 11.6 kN
では、より大きな断面積を考えます:
A₀ = 250 mm²
期待UTSは:
350 MPa
推定最大力は次のようになります:
350 × 250 = 87,500 N
or:
87.5 kN
両方の試料はアルミニウム製です。
両者の必要とする力は全く異なります。
これが"アルミニウム引張テスター"は機械容量仕様ではない理由です。
すべてのoy名は機械の容量を決定しません。標本面積×期待強度がそうです。
Force Capacity is Only the First Check
期待される工作力が判明したら、引張システムの残りの部分を構成できます。
ITM-LABの場合、関連するUTMレンジは以下の通りです:
RS-8000: 10–50 kN
RS-8000A: 100–300 kN
11.6 kNの例はRS-8000構成に該当する範囲に入ります。87.5 kNの要求はすでにその航続距離を超えており、議論はRS-8000Aのようなより大容量のプラットフォームへと移ることになります。
しかしフレーム容量だけでは不十分です。
構成全体には、ロードセルの範囲、平坦または円形試料の形状、グリップおよび顎の選択、ゲージ長、伸長計の要件、利用可能な試験スペース、期待される延長、制御方法、必要な報告内容も考慮すべきです。
50 kNの機械は、破壊力が50 kN未満のすべての試料に対して自動的に最適な測定システムとは限りません。
作業範囲も重要です。
簡単な設定例
アルミニウム押出クーポンの検査を検討
する。標準:ASTM B557M
元の領域: 60 mm²
予想UTS: 約320 MPa
必要結果:降伏強度、UTS、伸長、完全な応力-ひずみ曲線
暫定最大力推定値は以下の通りです:
320 × 60 = 19,200 N = 19.2 kN
これは<強いdata-start="19122" data-end="19133">RS-8000構成の力の範囲を示しています。
しかし、標本図面はまだ必要です。
次の質問は、試料が平らか丸いか、どのグリップが適切か、どのゲージの長さが指定されているか、証明強度や降伏強度にエクステンソメーターが必要かどうか、必要なテストトラベルの量、そして研究所がどれくらいの試料を処理する予定かです。
19.2 kNの計算はおおよその負荷要件を特定します。
テストシステム全体を指定しているわけではありません。
ASTM B557 RFQに含める内容
試料図面は通常、推定される機械容量よりも有用です。
| Requirement | What to Send |
|---|---|
| Standard | ASTM B557 / B557M |
| Material | すべてのoy + temper |
| Product form | シート/プレート/押出部/バー/鋳造 |
| Specimen | 図面または寸法 |
| Cross-section | 幅 × 厚さまたは直径 |
| Sampling direction | 縦/横/その他 |
| Expected strength | MPa または ksi(知っている場合) |
| Required results | Yield / UTS / エロネーション / curve |
| ひずみ測定 | Extensometer requirement(指定されている場合) |
| Test volume | Specimens/day |
期待される力が不明な場合は、試料寸法と予想引張強度を送信してください。
推定できます:
Expected Force ≈ UTS × A₀
も期待される強度が不明であれば、合金、焼き入れ、製品形状、試料図面だけで構成の議論を始められます。
FAQ
ASTM B557は何をカバーしていますか?
ASTM B557は、アルミニウム箔を除く鍛造および鋳造アルミニウムおよびマグネシウム合金製品の張力試験を扱っています。ASTMは引張試験を、単軸引張応力下での強度と延性に関する情報を提供するものと説明しています。
ASTM B557とB557Mの違いは何ですか?
B557はインチポンド版、B557Mはメートル法版です。検査室は単に一つの試験装置を別のものに変換するのではなく、規定の特定の方法に従うべきです。ASTMは現在、B557-15(2023年)およびB557M-15(2023年)を有効と登録しています。
ASTM B557 または ASTM E8/E8M—どちらを使うべきでしょうか?
材料仕様、図面、購入要件、または顧客手続きに従ってください。B557/B557Mはアルミニウムおよびマグネシウム合金製品を対象としており、ASTM E8/E8Mはより広範な金属引張試験を扱っています。
ASTM B557には伸長計が必要ですか?
これは必要なプロパティと適用される手続きによります。証明強度や降伏強度など正確なひずみ依存特性が必要な場合、ひずみ測定は特に重要になります。クロスヘッドトラベルを必ずしも正確な軌間断面ひずみとして扱うべきではありません。
ASTM B557に必要な機械容量はどのくらいですか?
ASTM B557の機械容量は存在しません。まず予想UTS×元の断面積で最大引張力を推定し、その後ロードセルのレンジ、グリップ、伸長計、試験スペース、移動、制御、報告要件を確認します。
機械カタログではなく標本図面から始め
てくださいASTM B557試験の設定に最も有用な情報は、RFQで推定される機械容量であることは稀です。
それは標本です。
断面積は材料強度が力にどう変換されるかを決定します。ゲージの長さとひずみの測定は変形の解釈に影響を与えます。サンプリングの方向は測定された材料の応答を変えることがあります。グリップは荷重がゲージ区間にきれいに届くかどうかを判断します。そして、その破綻自体が最終結果表に現れない問題を明らかにすることもあります。
実用的な選択パスは以下の通りです:
試料 → 期待強度 → 期待力 → ひずみ測定 → グリップ → 試験空間→機械
適切な作業範囲内のアルミニウム引張用途では、ITM-LAB RS-8000(10–50 kN)を試料と必要な測定に合わせて設定できます。より高力な用途はRS-8000A(100–300 kN)にマッピングできます。
