ASTM E21: 高温での金属の引張試験

ASTM E21: 高温での金属の引張試験

ASTM E21 は、金属材料に対して引張状態で実行される高温試験です。この試験は学術研究だけでなく多くの産業でも使用されていますが、高温試験は高強度金属材料の機械的特性を評価するために航空宇宙用途で最も一般的に使用されています。

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ASTM E21: 高温での金属の引張試験

ASTM E21 は、金属材料に対して引張状態で実行される高温試験です。この試験は学術研究だけでなく多くの産業でも使用されていますが、高温試験は高強度金属材料の機械的特性を評価するために航空宇宙用途で最も一般的に使用されています。航空機のエンジン要件と動作温度は上昇し続けており、ファスナーを含む構造材料の設計パラメータも上昇しています。 ASTM E21 は、高温試験のすべてのステップを細心の注意を払って概説しています。試験装置の定義から熱電対の取り付けまで。伸び、面積減少、引張強さ、降伏強さなどの機械的特性を記録して、加えられた力に耐える材料の能力を評価します。

ASTM E21 では複数のトランスデューサー (伸び計と熱電対) が必要なため、適切なデータ収集と同期を確保するために拡張チャネル モジュールを備えたシステムをお勧めします。使用する試験システムは規格により ASTM E4 に準拠することが求められます。システムと試験片の準備は E21 にとって非常に重要であり、試験片に加えられる力が軸方向に留まるようにあらゆる努力を払う必要があります。曲げひずみは試験片の軸ひずみの 10% を超えることはできないため、適切な試験装置を選択することが不可欠です。
インコネルのプルロッドが試料ホルダーに取り付けられ、炉内まで伸びています。炉の上部と底部にあるセラミックプレートは、所定の位置に配置されるとプルロッドを抱き締めるため、負荷ストリングが炉に入る部分に追加の断熱材を詰める必要がありません。断熱材をきつく詰めすぎると、プルロッドまたは伸び計アームがずれる可能性があります。プルロッドは自動調心ホルダーに収まり、最大の軸方向荷重を確保します。さらに、ASTM E21 では、試験片に示された温度を監視する必要があります。 Practice E220 を使用して校正されたタイプ K 熱電対が推奨され、セクション 5.3 および 9.4 で概説されているガイドラインに従う必要があります。試験の開始から降伏強度の測定まで、示された温度は以下を超えてはなりません。
最大 1800F +-5 (+-3C)
1800°F (980°C) +- 10F (+-6°C) を超える
**研究所または顧客からの指示がある場合は、より厳しい要件が必要になる場合があります。
降伏強度の測定が必要な場合は、Practice E83 の要件を満たす伸び計が必要です。高温試験に使用できる伸び計には主に 2 つのタイプがあります。 1 つ目は常温で取り付けられた伸び計で、周囲温度で縮小部分に取り付けられ、試験開始前に負荷ストリングの残りの部分に浸されます。もう 1 つのオプションは、ホットマウント伸び計です。これは通常、レール上に設置され、試験片の浸漬期間が完了すると、炉内に滑り込ませて取り付けることができます。伸び計のアームは試験片の縮小部分に取り付ける必要があります。

試験片が小さすぎて伸び計が縮小部に接触できない場合は、クロスヘッドまたは試験片ホルダーの分離を使用して、0.2% オフセット降伏強度に対応するひずみを決定できます。この値には「おおよその降伏強度」をマークする必要があります。 2 インチ未満に短縮された試験片を試験する場合は、短縮されたセクションの両端に少なくとも 2 つの熱電対を取り付ける必要があります。これらの熱電対は、試験全体を通じて試験片との密接な接触を形成し、維持する必要があります。 2 インチ以上の縮小断面を持つ試験片を試験する場合、3 番目の熱電対を試験片の中心に取り付ける必要があります。

一般的な高温金属試験では、試験片あたり 1 時間を超える場合があります。規格に準拠するには、標本は平衡に達するまで指定された温度で浸漬する必要があります。平衡状態になったら、特に指定がない限り、試料をこの温度に少なくとも 20 分間維持する必要があります。 1 日に複数のテストを実行する場合、浸漬時間によってラボのスループットが急速に長くなる可能性があります。システムのダウンタイムを最小限に抑えるために、ユニバーサル試験システムにマルチ炉構成を装備し、試験中に 2 番目の試験片を浸漬できるようにすることができます。

用語:
表示温度: 高品質の高温測定手法を使用した温度測定装置によって表示される温度。
指定温度: 顧客が要求し、顧客に報告した試験温度

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