Metallitankojen ja metallisauvojen testaaminen

Tangot ja sauvat ovat pitkiä, pyöreitä tai neliömäisiä tuotteita, joiden poikkipinta-ala on korkeintaan 240 x 320 mm². Niitä käytetään yleisesti valssauksessa ja taonnassa. Ne ovat lähtötuotteina valssilangan ja teräsprofiilien valmistuksessa, sekä kuljetusteollisuudessa aihioina taoksille kuten yhdystangot, kampiakselit ja teräskiskot. Energiatekniikassa niitä käytetään generaattorien ja turbiinien akselien valmistamiseen. Valmiina lopputuotteina niitä käytetään mm. sillanrakennuksessa ja laivanrakennuksessa, sekä laitteiden, säiliöiden ja konttien rakentamisessa. Niille asetetut mekaaniset vaatimukset ovat yhtä moninaisia kuin mitä niillä on käyttökohteita: suurten vetolujuuksien rakennemateriaaleista aina helposti muovattaviin, myöhemmän muokkauksen helpottamiseksi.

Vetokokeet

Metallitankojen ja -sauvojen vetokokeet suoritetaan yleensä kansainvälisesti tunnustettujen ja laajasti käytettyjen ISO 6892-1- ja ASTM E8 -standardien mukaisesti. ISO 6892-1 on myös eurooppalainen standardi (EN ISO 6892-1), joka on identtinen ISO-standardin kanssa sanasta sanaan, ja on sama koko Euroopassa (esim. standardi SFS-EN ISO 6892-1 Suomessa). Näytteet irrotetaan tuotteesta ja valmistellaan vetokoetta varten tuotteen muodon tai standardin ohjeiden perusteella. Tuotteen osien käyttäminen suoraan näytteinä on mahdollista, jos tuotteen poikkipinta-ala sen vain sallii. Kuormitukset ovat helposti mahdollisia yli 2500 kN saakka, ja yksilöllisillä ZwickRoell:n testausjärjestelmillä päästään jopa 5000 kN asti. Tämä asettaa erityisen suuria haasteita kiinnitykselle ja käytetyille kiinnittimille. ZwickRoell valmistaa uusimman teknologian mukaisia kiinnittimiä, jotka varmistavat että näytteet eivät irtoa ennenaikaisesti.

Standardinmukainen venymän mittaaminen

ZwickRoell:n yhdensuuntaisesti sulkeutuvat hydrauliset kiinnittimet varmistavat virheettömän kiinnityksen ja näytteiden asemoinnin koko testin ajan varmistamalla, ettei näyte pääse lipsumaan tai liukumaan. Useimmissa tilanteissa standardinmukainen venymän mittaus suoritetaan automaattisilla koskettavilla tai optisilla (ei-koskettavilla) ekstensometreillä. ZwickRoell:n makroXtens on perinteinen ja koeteltu ratkaisu tankoja ja sauvoja testatessa. Mekaanisen rakenteensa ansiosta makroXtens kykenee suuren erottelukyvyn ja korkean tarkkuuden mittauksiin, ja tukevuutensa ansiosta se pärjää vaativissakin olosuhteissa. Sen vankka mekaaninen rakenne mahdollistaa jatkuvan venymän mittaamisen aina näytteen murtumiseen saakka. Venymän automaattinen mittaaminen on mahdollista ilman työlästä, käsityönä tehtävää merkintöjen tekemistä ja mittaamista, tai näytteenosien lajittelua testaustapahtuman jälkeen.

Venymän mittaus aina näytteen murtumiseen saakka

laserXtens on innovatiivinen ratkaisu venymän mittaamiseen aina murtumispisteeseen saakka, ja se täyttää ja ylittää standardien tangoille ja sauvoille asettamat vaatimukset (ISO 6892-1, ASTM E8, ISO 9513, ja ASTM E83). laserXtens ei vaadi merkintöjen tekemistä näytteeseen, vaan se luo laservaloa käyttäen näytteen pinnalle omat virtuaaliset merkintänsä. Näiden virtuaalisten optisten merkintöjen arviointi tapahtuu niin, että edes hilse tai sen aiheuttama satunnainen pintasäröily ei häiritse mittausta. Vuodesta 2009 lähtien standardit ISO 6892-1 ja ASTM E8 ovat sallineet testausnopeuden automaattisen ohjauksen venymän muutoksen perusteella. Standardin venymän ohjaukselle asettamat sietorajat voidaan helposti saavuttaa joko makroXtens- tai laserXtens-ekstensometrillä (tämä koskee erityisesti venymäohjausta suljetulla ohjaussilmukalla).

Kovuuden mittaaminen

Metallitankojen ja -sauvojen kovuusmittauksia suoritetaan mikrorakenteiden luonnehtimiseksi (mikrokovuusmittaus), pintakovuuden määrittämiseksi, sekä lujuuden karkeaa arviointia varten. Monenlaisten testausmenetelmien käyttö on mahdollista, hyvin pienistä testausvoimista erittäin suuriin. Kaikki perinteiset kovuudenmittausmenetelmät kuten Brinell (SFS-EN ISO 6506-1), Rockwell, Vickers (SFS-EN ISO 6507-1) ja Knoop (SFS-EN ISO 4545-1:en) soveltuvat näiden puolivalmisteiden kovuuden mittaamiseen. Vastaavat ASTM-standardit ovat ASTM E10 (Brinell), ASTM E 384 (Vickers ja Knoop) sekä ASTM E18 (Rockwell). Lisäksi on olemassa muita menetelmiä ja määrityksiä, joita käytetään tietyillä sovellusalueilla (esim. Eurooppalainen EN 2002-7 -standardi lentoteollisuudessa). Kovuusmittauksia tehdään usein, koska ne ovat helppoja ja nopeita suorittaa, ja lisäksi luotettavia, ja niistä saatuja arvoja on mahdollista verrata muihin ominaisarvioihin. Pitkien tuotteiden tapauksessa materiaalin kovenevuus määritellään usein selvittämällä kovuuden jakauma koko sauvan pituudelta, lämmitys- ja äkkijäähdytyskokeen avulla (Jominykoe, SFS-EN ISO 642). ZwickRoell:n tuotevalikoimaan kuuluu kovuusmittareita kaikille kovuuden mittausmenetelmille, mukaan lukien automatisoidut Jominy-kovuusmittaukset.

Keskimääräisen kovuusarvon määrittäminen

Vielä yksi kovuusmittauksien käyttökohde on keskimääräisen kovuuden määrittäminen ja testaus valssauksen jälkeen. Valssaus on termomekaaninen prosessi, johon liittyy myös mekaanisia piirteitä, kuten leveyden ja paksuuden säätö. Näiden välillä epätasaisten rakenteiden keskimääräisten kovuusarvojen määrittämiseen käytetään suurempien voimien kovuusmittauksia. Suositeltuja menetelmiä ovat Brinell- ja Rockwell-kovuusmittaus. Testatessa metallitankoja ja -sauvoja käytetään usein myös kannettavia kovuusmittareita. Niitä voidaan käyttää suoraan paikan päällä alkuperäisen tuotteen mittaamiseen.

Metallografisten rakenneosien pienrakenteen selvittäminen kovuusmittauksilla

Toinen näkökulma kovuusmittauksiin on, että niiden avulla on mahdollista selvittää materiaalin metallografisten rakenneosien raerakenne. Johtuen metallografisten rakenneosien hyvin pienestä koosta, testaamisessa käytetään pienen tai hyvin pienen voiman kovuusmittareita. Yleisesti ottaen tämä tarkoittaa paikallaan pysyviä mikrokovuusmittareita, joiden painumasyvyyttä ja -kokoa voidaan säätää käytetyn voiman avulla vastaamaan metallografisia rakenteiden kokoa. 
ZwickRoell:n valikoimasta löydät kovuusmittarit kaikkiin käyttötarkoituksiin ja kaikille testausmenetelmille. ZwickRoell:n kovuusmittarit ja kovuusmittauslaitteet täyttävät kaikkien tavallisimpien kansainvälisten standardien vaatimukset, ja ne voidaan myös kalibroida kansainvälisten standardien mukaisesti. ZwickRoell on myös kalibrointilaboratorio, joka on akkreditoitu kovuusmittarien kalibroimiseen Saksan kansallisen akkreditointitoimisto DAkkS:in toimesta. 

Väsytyskoestus vääntökuormituksella

Pyöreiden tuotteiden käyttäytyminen vääntökuormituksen alaisina on tärkeää. Staattista testausta varten ZwickRoell toimittaa käyttöjä, jotka yhdistettynä aineenkoestuskoneisiin voivat kohdistaa näytteeseen vääntökuormituksen, ja määrittää siihen liittyvät materiaaliominaisuudet. On myös mahdollista käyttää samanaikaisesti useita kuormitusakseleita, mikä mahdollistaa materiaalien testaamisen todellista käyttötarkoitusta vastaavasti. Sopivilla testaustyökaluilla varustetulla korkeataajuuspulsaattorilla on mahdollista päästä jopa yli 200 Hz kuormitustaajuuteen, mikä mahdollistaa väsytyskoestuksen suuren vaihtuvan vääntökuormituksen alaisena. Resonanssin hyödyntäminen varmistaa paitsi että testaus tapahtuu paitsi nopeasti, hyvin alhaisen energiankulutuksen ansiosta myös kustannustehokkaasti. Korkeataajuuspulsaattorilla testaamisen etuina ovat

  • Tarjolla testaustyökaluja ja -laitteita yksilöllisiin tarpeisiin
  • Nopeampi testaaminen
  • Parempi energiatehokkuus
  • Hyvin vähäinen huollontarve
Ylös