การทดสอบแรงดึง ASTM E8: คู่มือขั้นตอนและตัวอย่างฉบับสมบูรณ์ 2026
ASTM E8/E8M กําหนดวิธีการทดสอบมาตรฐานสําหรับการทดสอบแรงดึงของวัสดุโลหะที่อุณหภูมิห้อง ข้อกําหนดนี้ครอบคลุมข้อกําหนดของอุปกรณ์ การเตรียมตัวอย่าง ขั้นตอนการทดสอบ การกําหนดความแข็งแรงของผลผลิต และเกณฑ์การรายงานสําหรับการควบคุมคุณภาพ การรับรองวัสดุ และการประยุกต์ใช้ในการวิจัย
คู่มือนี้ให้รายละเอียดขั้นตอนการดําเนินงานตามมาตรฐาน ASTM E8-24 (ฉบับปรับปรุงปัจจุบัน) และประสบการณ์การทดสอบวัสดุกว่า 27 ปี
---
ASTM E8 คืออะไร?
ชื่อมาตรฐานฉบับเต็ม:
ASTM E8/E8M: "วิธีการทดสอบมาตรฐานสําหรับการทดสอบแรงดึงของวัสดุโลหะ"
ขอบเขต:
ครอบคลุมการกําหนดความแข็งแรงต่อการคลายตัว ความต้านทานแรงดึง การยืดตัว และการลดพื้นที่สําหรับโลหะและโลหะผสมที่ทดสอบในแรงดึงที่อุณหภูมิห้อง (10-38°C / 50-100°F)
วัสดุที่ใช้ได้:
- โลหะเหล็ก (เหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส เหล็กเครื่องมือ)
- โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (อลูมิเนียม ทองแดง ไทเทเนียม โลหะผสมนิกเกิล)
- วัสดุผสม
โลหะ - ผลิตภัณฑ์
โลหะผง - การหล่อ การตีขึ้น และผลิตภัณฑ์ตีขึ้นรูป
ความแตกต่างสําคัญ: E8 กับ E8M
- ASTM E8: หน่วย
หน่วยนิ้ว-ปอนด์ - ASTM E8M: หน่วยเมตริก SI (ขั้นตอนการทดสอบเหมือนกันแต่ระบบหน่วยต่างกัน)
มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง:
- ASTM A370: การทดสอบทางกลของผลิตภัณฑ์เหล็ก (อ้างอิงขั้นตอน E8)
- ISO 6892-1: เทียบเท่าระหว่างประเทศ (มีความแตกต่างในขั้นตอนบางประการ)
- ASTM E21: การทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิสูง
แหล่งมาตรฐาน: ASTM International (http://www.astm.org) - พร้อมจําหน่ายสาธารณะ
ข้อกําหนดอุปกรณ์ทดสอบ---
ข้อมูลจําเพาะของเครื่องทดสอบสากล
ตามมาตรฐาน ASTM E8 หมวด 6 - อุปกรณ์:
การวัดโหลด:
- ความแม่นยํา: ภายใน ±1% ของโหลดที่ระบุตามมาตรฐาน ASTM E4
- ความจุโหลดเซลล์: เพียงพอสําหรับทดสอบตัวอย่างโดยไม่เกิน 80% ของขนาด
เต็ม - การสอบเทียบ: ตรวจสอบประจําปีตามมาตรฐาน ASTM E4 หรือ ISO 7500-1
การควบคุมอัตราการเค้น:
- ความสามารถในการรักษาอัตราการเครียดที่กําหนดไว้:
- ≤0.003 วินาที (0.18%/นาที) ผ่านจุด
คราก - 0.05 ถึง 0.5 วินาที⁻¹ (3-30%/นาที) หลังผลผลิต
- ความแม่นยําความเร็วหัวตัด: ±10% ของอัตราที่กําหนด
การจัดแนว:
- แกนตัวอย่างจัดแนวตามทิศทาง
แรงที่ใช้ - ความเครียดจากการดัด <10% ของความเครียดตามแกนตามมาตรฐาน ASTM E1012
- ใช้อุปกรณ์ตรวจสอบการจัดแนวทุกไตรมาส
ระบบจับเกาะ
ข้อกําหนดตาม ASTM E8 หมวด 6.3:
กริปแบบลิ่ม (ที่พบบ่อยที่สุด):
- ดีไซน์
ขันตัวเอง - หน้าจับแบบหยัก (ความหยาบผิว 32-63 ไมโครนิ้ว)
- ความแข็งของผิว: Rc 60 ขั้นต่ําสําหรับชิ้นเหล็ก
- ช่วยให้การกระจายแรงเครียดสม่ําเสมอ
ด้ามจับปลายเกลียว:
- สําหรับชิ้นงานกลมที่มีปลาย
เกลียว - รับน้ําหนักผ่านเกลียว (ไม่ใช่การบีบอัดด้ามจับ)
- ลดความเข้มข้นของแรงเครียดในส่วนเกจ
พินแอนด์คลีวิส:
- สําหรับแผ่นตัวอย่างที่มีรู
- ความคลาดเคลื่อน
ของขนาดพินต่อรูตัวอย่าง - ใช้ในการทดสอบอวกาศตามข้อกําหนดของ AMS
ปัญหาทั่วไป:
การลื่นของตัวอย่างบ่งชี้ถึงแรงจับที่ไม่เพียงพอหรือหน้าจับที่สึกหรอ เปลี่ยนด้ามจับเมื่อฟันหยักสึกเรียบ
ข้อกําหนดของเครื่องวัดการขยาย
ASTM E8 หมวด 6.4 - การวัดแรงเครียด:
การกําหนดประเภทตาม ASTM E83:
- ระดับ B-2: ความแม่นยํา ±1% สําหรับการกําหนด
ความแข็งแรงของคราก - ระดับ B-1: ความแม่นยํา ±0.5% สําหรับโมดูลัสยืดหยุ่น (ไม่จําเป็นต้องมีโดย E8 แต่แนะนํา)
ความยาวเกจ:
- มาตรฐาน: 50 มม. (2 นิ้ว) สําหรับวัสดุ
โลหะส่วนใหญ่ - ทางเลือก: 25 มม. (1 นิ้ว) สําหรับตัวอย่างบางหรือวัสดุ
จํากัด - แผ่นโลหะ: 200 มม. (8 นิ้ว) สําหรับการวัดการยืดตัวบนตัวอย่างที่มีความกว้างเต็ม
การติดตั้ง:
- แรงสัมผัส: เพียงพอเพื่อป้องกันการลื่นโดยไม่ทําให้ตัวอย่าง
บุ๋ม - ขอบมีดหรือจุด
สัมผัสที่โค้งมน - ถอดออกก่อนตัวอย่างแตกเพื่อป้องกันความเสียหาย
วิธีทางเลือก:
- เครื่องวัดการขยายตัวแบบวิดีโอแบบไม่สัมผัส (ได้รับการรับรองตามภาคผนวก E8 X3)
- เกจวัดแรงดึง (สําหรับงานพิเศษ ต้องสอบเทียบ)
---
การเตรียมตัวอย่าง
ประเภทตัวอย่างมาตรฐาน
การกําหนดค่าตัวอย่าง ASTM E8:
ตัวอย่างกลม (หมวด 7.1)
เส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน 12.5 มม. (0.500 นิ้ว):
| ขนาด | สัญลักษณ์ | ขนาด (มม.) | ขนาด (นิ้ว) |
|----------------|--------|---------------|--------------------|
| เส้นผ่านศูนย์กลาง เกจ | D | 12.5 ±0.1 | 0.500 ±0.004 |
| ความยาว เกจ | G | 50.0 ±0.1 | 2.000 ±0.004 |
| รัศมี ฟิเลต | R | ขั้นต่ํา 10 | 0.375 ขั้นต่ํา |
| ความยาวโดยรวม | L | ขั้นต่ํา 200 | ขั้นต่ํา 8 |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง ปลาย | - | 15-20 ชิ้น | 0.625-0.75 มาตรฐาน |
ความสัมพันธ์เชิงสัดส่วน:
G = 4D (ความยาวเกจ = 4 × เส้นผ่านศูนย์กลาง)
สิ่งนี้ช่วยรักษาความสอดคล้องของการกระจายความเค้นในแต่ละขนาดของตัวอย่าง
ตัวอย่างกลมขนาดเล็ก:
- เส้นผ่านศูนย์กลาง 6.25 มม. (G = 25 มม.)
- เส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. (G = 16 มม.)
- ใช้เมื่อวัสดุมีจํากัด
ตัวอย่างแบน (มาตรา 7.2)
สี่เหลี่ยมผืนผ้ามาตรฐาน:
| ขนาด | สัญลักษณ์ | ขนาด (มม.) | ขนาด (นิ้ว) |
|----------------|--------|-------------------------|-------------------------|
| ความกว้าง | W | 12.5 ±0.2 | 0.500 ±0.010 |
| ความหนา | T | เมื่อได้รับหรือแปรรูป | เมื่อได้รับหรือแปรรูป |
| ความยาว เกจ | G | 50.0 ±0.1 | 2.000 ±0.005 |
| รัศมี ฟิเลต | R | ขั้นต่ํา 12.5 | ขั้นต่ํา 0.5 |
| ความยาวโดยรวม | L | ขั้นต่ํา 200 | ขั้นต่ํา 8 |
| ความกว้าง ของกริป | - | 20 แบบทั่วไป | 0.75 ค่ามาตรฐาน |
ตัวอย่างแผ่น (แบบเต็มส่วน):
- ความหนา
ทดสอบตามที่ได้รับ - ความกว้าง: มาตรฐาน 12.5 มม. ขั้นต่ํา 6 มม.
- ใช้กับแผ่น
บาง แถบ และฟอยล์ - ความยาวเกจ: 50 มม. มาตรฐาน, 25 มม. สําหรับความกว้าง <6 มม.
แผ่นและรูปทรงโครงสร้าง
แท่งสี่เหลี่ยมผืนผ้า:
- อัตราส่วนความกว้างต่อความหนาไม่เกิน 8:1
- ความหนา: รีดหรือกลึง
- ความยาวเกจ: 50 มม. (2 นิ้ว) สําหรับการใช้งานส่วนใหญ่
ข้อกําหนดในการเตรียมตัวอย่าง
ASTM E8 หมวด 7 - ตัวอย่างทดสอบ:
มาตรฐานการกลึง:
- ผิวสัมผัส: 1.6 μm Ra (63 ไมโครนิ้ว) หรือดีกว่า
- หลีกเลี่ยงการทํางานเย็นหรือให้ความร้อนกับตัวอย่างในระหว่างการกลึง
- ใช้สารหล่อเย็นเพื่อป้องกันอุณหภูมิเพิ่มขึ้น
- รอบสุดท้าย: ตัดเบาด้วยเครื่องมือคม
ความคลาดเคลื่อนของขนาด:
- เส้นผ่านศูนย์กลางหรือความกว้าง: ±2% ของขนาด
ที่กําหนด - ความยาวเกจ: ±1% ของความยาว
ที่ระบุ - ความขนาน: ภายใน 0.08 มม. เหนือความยาว
เกจ - ความตรง: ไม่มีความโค้งที่มองเห็น
เครื่องหมายระบุ:
- ความยาวเกจภายนอก (บนส่วนที่จับหรือปลาย)
- การปั๊มหรือกัดกร่อน
แรงต่ํา - หลีกเลี่ยงเครื่องหมายที่อาจทําให้เกิดการเสียหายก่อนเวลาอันควร
สภาพผิว:
- ขจัดคราบตะกรัน สนิม หรือเคลือบในส่วนเกจ
- ทําความสะอาด
แบบขัดถูเบา - ไม่เปลี่ยนแปลงโลหะวิทยาพื้นผิว
การวัดและเอกสาร:
- วัดเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความกว้างที่ 3 ตําแหน่งภายในความยาว
เกจ - บันทึกพื้นที่หน้าตัดเฉลี่ยสําหรับการคํานวณ
ความเค้น - การจัดวางตัวอย่างเอกสารสัมพันธ์กับทิศทางการรีดวัสดุ
---
ขั้นตอนการทดสอบ
การเตรียมตัวก่อนสอบ
ASTM E8 หมวด 8 - ขั้นตอน:
1. สภาพแวดล้อม:
- อุณหภูมิทดสอบ: 10-38°C (50-100°F)
- ความชื้นสัมพัทธ์: ไม่ระบุ (หมายเหตุหาก >50% สําหรับวัสดุที่ไวต่อความชื้น)
- การปรับสภาพตัวอย่าง: อย่างน้อย 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิทดสอบ
2. การตรวจสอบขนาด:
- วัดและบันทึกเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความกว้างของเกจให้ใกล้ที่สุด 0.02 มม. (0.001 นิ้ว)
- คํานวณพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้น (A₀)
- วัดและตรวจสอบความยาวเกจ (G₀)
3. การติดตั้งเครื่องวัดความกว้าง:
- เครื่องวัดความกว้างตรงกลางที่ความยาว
เกจ - ติดตั้งอย่างปลอดภัยตามคําแนะนํา
ของผู้ผลิต - ตรวจสอบค่าศูนย์ก่อนเริ่มทดสอบ
4. การตั้งค่าเครื่องจักร:
- ติดตั้งก
ริปที่เหมาะสม - ตั้งค่าความเร็วหัวขวางต่ออัตราความเครียด (ดูหัวข้อ 9.1)
- ตรวจสอบค่าน้ําหนักและตําแหน่งศูนย์
- เปิดใช้งานการเก็บข้อมูล (ขั้นต่ํา 10 Hz สําหรับการทดสอบแบบคงที่)
ขั้นตอนการดําเนินการทดสอบ
ขั้นตอนที่ 1: การติดตั้ง
ตัวอย่าง - จัดแกนตัวอย่างให้ตรงกับแกน
เฟรมรับน้ําหนัก - ใส่ตัวอย่างเข้าที่ด้ามจับล่างก่อน
- ขันด้ามจับล่างให้แน่น (ด้ามจับลิ่มจะขันตัวเองภายใต้แรงเริ่มต้น)
- ยกหัวขวางขึ้นเพื่อจับปลายบน
ของตัวอย่าง - ขันด้ามจับ
ด้านบนให้แน่น - ใส่แรงโหลดล่วงหน้าขนาดเล็ก (10-50N) กับตัวอย่างที่นั่ง
ขั้นตอนที่ 2: การควบคุมอัตราการเครียดผ่านการให้ผลผลิต
ASTM E8 หมวด 9.1.1 - อัตราการทดสอบ:
วิธี A - การควบคุมอัตราการเครียด (ที่แนะนํา):
- กําหนดอัตราการบิดเบี้ยว ≤0.003 วินาที⁻¹ (≤0.18%/นาที หรือ ≤10%/ชั่วโมง)-
รักษาอัตราการบิดเบี้ยวคงที่ตั้งแต่ศูนย์ถึงจุด
คราก - ต้องใช้การควบคุมฟีดแบ็กจากเครื่องวัดการยืดตัว
การใช้งานจริง:
สําหรับตัวอย่างความยาวเกจ 50 มม.:
- ความเร็วหัวขวางสูงสุด = 0.003 × 50 มม. = 0.15 มม./นาที
วิธี B - การควบคุมอัตราความเครียด:
- ใช้เมื่อไม่สามารถ
ควบคุมอัตราการเค้นได้ - อัตราความเครียด: 1.15 ถึง 6.9 MPa/s (10-60 ksi/min)
- แปลงเป็นความเร็วครอสเฮดโดยประมาณตามโมดูลัสยืดหยุ่น
วิธี C - ความเร็วหัวตัด (แบบง่าย):
- ใช้เมื่อไม่มีการควบคุม
แรงดึงหรืออัตราความเครียด - ความเร็ว ≤0.015 มม./มม. ความยาวเกจต่อนาที
- สําหรับความยาวเกจ 50 มม.: ≤0.75 มม./นาที
ข้อกําหนดสําคัญ:
อัตราการแตกตัวต้องคงที่จนถึงจุดครากเพื่อให้สามารถวัดความแข็งแรงของครากได้อย่างแม่นยํา
ขั้นตอนที่ 3: การเปลี่ยนผ่านหลังการให้ผลผลิต
เมื่อผ่านจุดครากแล้ว:
- เพิ่มอัตราการเครียดเป็น 0.05 ถึง 0.5 วินาที (3-30%/นาที)
- เร่งเวลาทดสอบบริเวณการเปลี่ยนรูป
พลาสติก - ASTM E8 ช่วยให้ทดสอบได้เร็วขึ้นหลังผลผลิต เนื่องจากการไหลของพลาสติกไวต่ออัตราน้อยกว่า
ขั้นตอนที่ 4: ถอด Extensometer
ออก เวลา:
ถอดเครื่องวัดความยืดออกเมื่อ:
- วัดความแข็งแรงของแรงคลายได้แล้ว และ
- ความเครียดของตัวอย่างเกินช่วงของเครื่องวัดการยืด (โดยทั่วไป 20-50% ของการยืด), หรือ
- เริ่มมีอาการคอที่มองเห็น
ขั้นตอน:
- ทดสอบหยุดชั่วคราว (ถ้าอุปกรณ์ต้องการ)
- ถอดเครื่องวัดการขยายตัวอย่างออกอย่างระมัดระวังโดยไม่รบกวนตัวอย่าง
- ทดสอบต่อ
- การต่อการแตกหัก
ขั้นตอนที่ 5: ทดสอบจนหัก
- รักษาความเร็ว
ครอสเฮดให้คงที่ - บันทึกแรงดึงสูงสุด (ความแข็งแรงดึงสูงสุดเกิดขึ้นที่จุดนี้)
- ดําเนินการต่อจนกว่าตัวอย่างจะแตก
- หยุดทดสอบโดยอัตโนมัติเมื่อโหลดตก >40% จากค่าสูงสุด
ขั้นตอนที่ 6: การวัดหลังหัก
การวัดการยืดตัว:
- ประกอบชิ้นตัวอย่างที่แตกหักเข้าด้วยกัน
- จัดแนวพื้นผิว
รอยแตก - วัดความยาวเกจสุดท้าย (Gf) โดยใช้ตัวแบ่งหรือคาลิปเปอร์
- ทําเครื่องหมายใหม่หากรอยเดิมเสียหาย
การลดพื้นที่:
- วัดเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความกว้างสุดท้ายที่ตําแหน่งรอยแตก (Df)
- คํานวณพื้นที่หน้าตัดสุดท้าย (Af)
---
การคํานวณและรายงานข้อมูล
การกําหนดความแข็งแรงของผลผลิต
ASTM E8 หมวด 11.2 - ความแข็งแรงในการคลายตัว:
วิธีชดเชย 0.2% (ที่พบบ่อยที่สุด)
ขั้นตอน:
1. วาดกราฟความเครียด-ความเครียดจากข้อมูล
ทดสอบ 2. เส้นดึงขนานกับส่วนยืดหยุ่นที่ความเครียด 0.002 (0.2%) เยื้อง
ออกไป 3. การตัดกันของเส้นเยื้องกับเส้นโค้งความเครียด-ความเครียด = ความแข็งแรงของผลผลิต (YS)
ขั้นตอนการคํานวณ:
a) คํานวณความเค้นทางวิศวกรรม:
σ = P / A₀
โดยที่:
- σ = ความเค้นวิศวกรรม (MPa หรือ psi)
- P = แรงกระทํา (N หรือ lbf)
- A₀ = พื้นที่หน้าตัดเดิม (มม.² หรือ นิ้ว²)
ข) คํานวณความเครียดทางวิศวกรรม:
ε = ΔL / G₀
โดยที่:
- ε = แรงเครียดทางวิศวกรรม (มม./มม. หรือ in/in, ไม่มีมิติ)
- ΔL = การเปลี่ยนแปลงความยาวเกจ (มม. หรือ นิ้ว)
- G₀ = ความยาวเกจเดิม (มม. หรือ นิ้ว)
c) กําหนดโมดูลัสยืดหยุ่น:
ความชันของส่วนเชิงเส้น (ความเค้นเทียบกับความเครียด) ตั้งแต่ 0 ถึง ~50% ของความเค้นคราก
d) สร้างเส้นออฟเซ็ต 0.2%:
- เริ่มต้นที่ ε = 0.002 บนแกน
ความเครียด - เส้นลากที่มีความชัน = โมดูลัส
ยืดหยุ่น - อ่านค่าความเค้นที่จุดตัดกับกราฟทดสอบ
ตัวอย่างการคํานวณ:
สําหรับตัวอย่างเหล็ก:
- เส้นผ่านศูนย์กลางเดิม: 12.5 มม.
- A₀ = π × (12.5/2)² = 122.7 มม.²
- น้ําหนักบรรทุกที่จุดตัดแบบเลื่อน: 29,500 N
- YS = 29,500 / 122.7 = 240 MPa
เมธอดการขยายภายใต้โหลด (ทางเลือก)
ใช้เมื่อ:
- ไม่มี
เครื่องวัดการขยาย - ทดสอบการยอมรับอย่างง่ายเท่านั้น
ขั้นตอน:
ระบุไว้ในเวอร์ชัน ASTM E8 รุ่นเก่า ปัจจุบันอยู่ในภาคผนวก X1 วัดแรงที่การยืด 0.5% ภายใต้แรงสําหรับวัสดุเฉพาะ
ข้อจํากัด: ความแม่นยําน้อยกว่าวิธีออฟเซ็ต 0.2%
ความต้านแรงดึงสูงสุด
ASTM E8 หมวด 11.3:
การคํานวณ:
UTS = Pmax / A₀
โดยที่:
- UTS = ความต้านทานแรงดึงสูงสุด (MPa หรือ psi)
- Pmax = แรงสูงสุดระหว่างการทดสอบ (N หรือ lbf)
- A₀ = พื้นที่หน้าตัดเดิม (mm² หรือ in²)
หมายเหตุ: UTS เกิดขึ้นเมื่อรับน้ําหนักสูงสุด ไม่ใช่ที่รอยแตก สําหรับวัสดุเหนียว น้ําหนักจะลดลงหลังจากเริ่มการจับคอ
การยืดตัว
ASTM E8 หมวด 11.4:
การคํานวณ:
การยืดตัว (%) = [(Gf - G₀) / G₀] × 100
โดยที่:
- Gf = ความยาวเกจสุดท้ายหลังหัก (มม. หรือ นิ้ว)
- G₀ = ความยาวเกจเดิม (มม. หรือ นิ้ว)
ข้อกําหนดการวัด:
- ประกอบชิ้นส่วนที่แตกหักให้แน่น
- จัดแนวตามแกน
ตัวอย่างเดิม - หากเกิดการแตกหัก <1/4 เกจจากจุดเกจ ผลการทดสอบจะหมดอายุ (ต้องทดสอบใหม่)
ค่านิยมทั่วไป:
| วัสดุ | ช่วงการยืดตัว (ความยาวเกจ 50 มม.) |
|---------------------------------|--------------------------------------|
| เหล็กกล้าคาร์บอนต่ํา (ASTM A36) | 20-30% |
| สแตนเลส 304 | 40-50% |
| อลูมิเนียม 6061-T6 | 12-17% |
| ไทเทเนียม Ti-6Al-4V | 10-15% |
| เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง (>1000 MPa) | 8-15% |
แหล่งที่มา: ช่วงมาตรฐานจากคู่มือโลหะ ASM และข้อกําหนดวัสดุ
การลดพื้นที่
ASTM E8 หมวด 11.5:
การคํานวณ:
RA (%) = [(A₀ - Af) / A₀] × 100
โดยที่:
- A₀ = พื้นที่หน้าตัดเดิม (มม.² หรือ นิ้ว²)
- Af = พื้นที่หน้าตัดสุดท้ายที่รอยแตก (มม.² หรือ นิ้ว²)
การวัดสําหรับตัวอย่างทรงกลม:
af = π × (Df / 2)²
โดยที่ Df = เส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้ายที่ตําแหน่งการแตกหัก
การวัดสําหรับตัวอย่างแบน:
af = Wf × Tf
โดยที่:
- Wf = ความกว้างสุดท้ายที่แตก
หัก - Tf = ความหนาสุดท้ายที่แตกหัก
ความสําคัญ:
การลดพื้นที่แสดงถึงความเหนียวของวัสดุ ค่าที่สูงขึ้น = ความเหนียวที่มากขึ้น
ข้อกําหนดรายงานการทดสอบ---
ASTM E8 หมวด 12 - รายงาน:
ข้อมูลที่จําเป็น
1. การระบุวัสดุ:
- ข้อกําหนดวัสดุ (เช่น ASTM A36, 6061-T6)
- หมายเลขความร้อนหรือล็อต
- รูปแบบผลิตภัณฑ์ (แท่ง, แผ่น, แผ่น, การตีขึ้นรูป)
- การจัดแนว (ตามยาว, ขวาง, 45° กับทิศทางการรีด)
2. รายละเอียดตัวอย่าง:
- ประเภทตัวอย่าง (กลม, แบน, แผ่น)
- เส้นผ่านศูนย์กลางหรือความกว้าง
ของเกจ - ความยาว
เกจ - พื้นที่หน้าตัดเดิม
3. เงื่อนไขการทดสอบ:
- อุณหภูมิ
ทดสอบ - การ
ระบุเครื่องทดสอบ - อัตราการยอมหรือความเร็วหัวตัดที่ใช้
- วิธีการกําหนดความแข็งแรงของแรงคลาย (การเลื่อน 0.2% การขยายตัวภายใต้แรง)
4. ผลการทดสอบ: - ความต้านทานการคลาย (MPa หรือ psi) - ระบุวิธีการ
- ความต้านทานแรงดึง (MPa หรือ psi)
- การยืดตัว (%)
- การลดพื้นที่ (%)
5. ข้อมูลเพิ่มเติม (ถ้ามี):
- โมดูลัสยืดหยุ่น (ถ้าคํานวณได้)
- ประเภทของการหัก (เหนียว, เปราะ)
- การตรวจสอบตําแหน่งการแตกหักภายในความยาว
เกจ - ความเบี่ยงเบนจากขั้นตอนมาตรฐาน
รูปแบบรายงานตัวอย่าง
< href="https://www.itm-lab.com/product/servo-control-tensile-testing-machine-rs-8000.html" เป้าหมาย="_blank" rel="noopener">รายงานการทดสอบแรงดึงตามมาตรฐาน ASTM E8-24
วัสดุ: ASTM A36 โครงสร้างเหล็ก
หมายเลขความร้อน: X12345
รูปแบบผลิตภัณฑ์: แผ่นรีดร้อน หนา
12 มม. ทิศทาง: ตามแนวยาวตามทิศทางการรีด
ตัวอย่าง:
ประเภท: ตัวอย่าง
แบนสี่เหลี่ยมผืนผ้า ความกว้าง: 12.5 มม.
ความหนา: 12.0 มม.
ความยาวเกจ: 50 มม.
พื้นที่เดิม: 150 มม.²
เงื่อนไขการทดสอบ:
อุณหภูมิ: 23°C
เครื่องทดสอบ: เครื่องทดสอบสากล (Cal Cert #2024-1234)
อัตราการเครียด: 0.002 วินาทีต่อการแตกตัว, 0.10 วินาที หลังจากการแตกตัว
วิธีการให้ผลผลิต: ชดเชย 0.2%
ผลลัพธ์:
ความต้านทานการคลายตัว (เลื่อน 0.2%): 285 MPa
ความต้านทานแรงดึง: 445 MPa
การยืดตัว (50 มม. GL): 24%
ลดพื้นที่: 58%
ตําแหน่งรอยแตก: 23 มม. จากเครื่องหมายเกจหนึ่ง (ภายในช่วงที่ต้องการ)
วันที่ทดสอบ: 2025-01-15
ทดสอบโดย: [ชื่อช่างเทคนิค]
---
ปัญหาและวิธีแก้ไขการทดสอบที่พบบ่อย
ปัญหาที่ 1: การลื่นไถลของตัวอย่างในกริป
อาการ:
- ตัวอย่างดึงออกระหว่างการทดสอบ
- เกิดความล้มเหลวในส่วนจับ
- ผลลัพธ์ไม่สม่ําเสมอ
สาเหตุ:
- หน้า
จับสึกหรอ - แรงกด
จับไม่เพียงพอ - พื้นผิวตัวอย่างเรียบเนีย
วิธีแก้ไข:
- เปลี่ยนด้ามจับเมื่อฟันหยักสึกเรียบ (โดยปกติหลังจากทดสอบ 1000-2000 ครั้ง)
- เพิ่มแรงจับ (ด้ามจับแบบลม: ตรวจสอบแรงดันอากาศ)
- ทําให้พื้นที่จับหยาบด้วยผงขัด 80-120 (ความยาวเกจภายนอกเท่านั้น)
- ใช้แท็บผ้าขนแข็งติดกับพื้นที่จับเพื่อให้ชิ้นงานเรียบมาก
ประเด็นที่ 2: การหักก่อนเวลาอันควรในส่วนการจับ
อาการ:
- ตัวอย่างหักที่หรือใกล้ด้า
มจับ - การยืด
ตัวต่ํากว่าที่คาดไว้ - ผลการทดสอบไม่ถูกต้องตามมาตรฐาน ASTM E8
สาเหตุ:
- แรงกดที่จับมากเกินไปทําให้เกิดความเข้มข้น
ของความเครียด - การจัดแนวตัวอย่างไม่ดี
- การเปลี่ยนจุดที่คมชัดที่หน้าตัดเกจ
วิธีแก้ไข:
- ลดแรงกดที่จับให้เหลือขั้นต่ําที่จําเป็นเพื่อป้องกันการลื่นไถล
- ตรวจสอบรัศมีฟิลเล็ตของตัวอย่างให้ตรงตามข้อกําหนดขั้นต่ํา (R ≥ 10 มม. สําหรับตัวอย่างมาตรฐาน)
- ตรวจสอบการจัดแนวตัวอย่างโดยใช้อุปกรณ์ยืนยันการจัดแนวตามมาตรฐาน ASTM E1012
- ตรวจสอบด้ามจับสําหรับใบมีดหรือความเสียหาย
ปัญหาที่ 3: ค่าความแข็งแรงของความคลายไม่สม่ําเสมอ
อาการ:
- ความแปรปรวนของความแข็งแรงในการให้ผลผลิตสูง (>5% ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน)
- ผลลัพธ์ไม่สามารถทําซ้ําได้
สาเหตุ:
- ความแปรปรวนของอัตราการรับแรงขณะรับแรง
ยืดหยุ่น - ความไม่สม่ําเสมอ
ในการติดตั้งเครื่องวัดความยืด -
วิธีแก้ไข:
- ตรวจสอบการทํางานของการควบคุมอัตราการขยายตัวแบบวงจรปิด (ตรวจสอบฟีดแบ็กของเครื่องวัดความยืด)
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอัตราการเปลี่ยนตัว ≤0.003 วินาที⁻¹ ผ่านช่วง
การคลายตัว - มาตรฐานขั้นตอนการติดตั้งเครื่องวัดความยืดตัว (ช่างเทคนิคคนเดิมหรือขั้นตอนละเอียด)
- สําหรับความแปรปรวนของวัสดุ: เพิ่มขนาดตัวอย่าง ทดสอบหลายตําแหน่ง
ปัญหาที่ 4: การลื่นไถลของเครื่องวัดการขยาย
อาการ:
- กราฟความเค้น-ความเครียดที่ไม่เชิงเส้นในบริเวณ
ยืดหยุ่น - ค่าความเครียดไม่สอดคล้องกับการเคลื่อนที่
ของหัวขวาง - การคํานวณโมดูลัสไม่ถูกต้อง
สาเหตุ:
- แรง
สัมผัสของเครื่องวัดความกว้างไม่เพียงพอ - การปนเปื้อ
นพื้นผิวของตัวอย่าง - ขอบมีดของเครื่องวัดการยืดตัวสึกหรอ
วิธีแก้ไข:
- เพิ่มแรงตึงสปริงของเครื่องวัดความกว้าง (ตามข้อกําหนดของผู้ผลิต)
- ทําความสะอาดพื้นผิวตัวอย่างด้วยตัวทําละลายก่อนติดตั้ง
- ตรวจสอบและเปลี่ยนขอบมีดวัดความกว้างเมื่อสึกหรอ
- พิจารณาใช้เกจวัดแรงดึงแบบติดกาวสําหรับงานสําคัญ
ประเด็นที่ 5: การแตกหักของความยาวเกจภายนอก
อาการ:
- กระดูกหักเกิดขึ้นในส่วนจับหรือรัศมีฟิลเล็ต
- การวัดการยืดตัวไม่น่าเชื่อถือ
ข้อวินิจฉัยตาม ASTM E8 หมวด 11.4:
- หากรอยหักอยู่ที่ความยาว <1/4 เกจ (12.5 มม. สําหรับเกจ 50 มม.) จากเครื่องหมายเกจ การทดสอบเป็นโมฆะ
- ทิ้งผลลัพธ์และทดสอบใหม่จากล็อตวัสดุเดียวกัน
การป้องกัน:
- ตรวจสอบว่ารัศมีของฟิลเล็ตตรงตามข้อกําหนด
ขั้นต่ํา - ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงกดไม่มากเกินไป
- ตรวจสอบข้อบกพร่องใต้ผิวดินบริเวณการจับ (ใช้การตรวจสอบด้วยอัลตราโซนิกหรือด้วยสายตา)
---
การเปรียบเทียบกับ ISO 6892-1
ความแตกต่างสําคัญระหว่าง ASTM E8 และ ISO 6892-1:
| แง่มุม | ASTM E8 | ISO 6892-1 |
|-----------------------|----------------------------------|------------------------------------------|
| อัตราการตึงตัว (ยืดหยุ่น) | ≤0.003 s⁻¹ | วิธี A: 0.00025-0.00075 s⁻¹ (เข้มงวดกว่า) |
| การกําหนด ผลผลิต | มาตรฐานออฟเซ็ต 0.2% | ออฟเซ็ต 0.2% (Rp0.2) มาตรฐาน |
| สัดส่วน ตัวอย่าง | G = 4D หรือ 5D ที่ยอมรับได้ | G = 5.65√(A₀) บังคับ |
| ความเร็วในการ ทดสอบ | อัตราดอกเบี้ยที่อนุญาตเร็วขึ้นหลังจากผลผลิต | อัตราที่ระบุตลอดทั้ง |
| การคํานวณ โมดูลัส | ไม่บังคับ (ไม่อยู่ในขอบเขต) | รวมอยู่ในมาตรฐาน |
| ช่วง อุณหภูมิ | 10-38°C | 10-35°C (เข้มงวดขึ้น) |
นัยปฏิบัติ:
ตัวอย่างที่ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM E8 อาจไม่เป็นไปตามข้อกําหนด ISO 6892-1 อย่างสมบูรณ์ สําหรับโครงการระหว่างประเทศ ให้ตรวจสอบว่ามาตรฐานใดเป็นตัวกําหนด
---
หัวข้อขั้นสูง
การกําหนดความแข็งแรงของผลผลิตอัตโนมัติ
ซอฟต์แวร์ทดสอบสมัยใหม่ทําการคํานวณออฟเซ็ต 0.2% โดยอัตโนมัติ:
อัลกอริทึม:
1. ระบุบริเวณยืดหยุ่นเชิงเส้น (โดยทั่วไป 10-50% ของความเค้นคลายตัว)
2. คํานวณความชัน (โมดูลัสยืดหยุ่น) ผ่านการ
ถดถอยเชิงเส้น 3 สร้างเส้นออฟเซ็ตที่ ε = 0.002
4. กําหนดจุดตัดผ่านอัลกอริทึม
การปรับเส้นโค้ง 5. ค่าความแข็งแรงของผลผลิต
การตรวจสอบ:
เปรียบเทียบผลลัพธ์อัตโนมัติกับวิธีกราฟิกแบบแมนนวลสําหรับ 5-10 การทดสอบแรก ความแปรปรวนควรอยู่ที่ <2%
จุดผลผลิตบนและล่าง
สําหรับวัสดุที่มีการคลายตัวไม่ต่อเนื่อง (เช่น เหล็กกล้าอ่อน):
ความแข็งแรงสูงสุดต่อการคลายตัว (YS_upper):
- ค่าสูงสุดของแรงเค้นแรกในระหว่างการ
คลายตัว - ไวต่ออัตราการเค้นและการจัด
แนวของตัวอย่าง - มักระบุไว้ในมาตรฐานโครงสร้างเหล็ก
ความแข็งแรงต่อการคลายต่ํา (YS_lower):
- ความเครียดต่ําสุดในช่วงที่เกิดการระงับ
การคลายตัว - ทําซ้ําได้มากกว่าการให้ผลตอบ
แทนสูงสุด - ใช้สําหรับการคํานวณการออกแบบตามข้อกําหนดของ AISC
คําแนะนํา ASTM E8:
รายงานค่าทั้งสองเมื่อพบผลผลิตไม่ต่อเนื่อง ระบุค่าที่ใช้เป็นเกณฑ์การยอมรับ
การเปรียบเทียบภาพดิจิทัล (DIC) สําหรับการวัดแรงเครียด
ทางเลือกแทนการขยายการสัมผัส:
วิธีการ:
- ใช้ลายจุดบนพื้นผิว
ตัวอย่าง - ติดตามการเปลี่ยนรูปของลวดลายด้วยกล้อง
ความเร็วสูง - คํานวณสนามความเครียดทั่วทั้งส่วนเกจ
ข้อดี:
- การวัด
แรงเครียดแบบเต็มสนาม - ไม่มีแรงสัมผัสต่อตัวอย่าง
- ระบุตําแหน่งแรงเครียดก่อนการจับคอ
ข้อจํากัด:
การตั้งค่าและการประมวลผลข้อมูลซับซ้อนมากขึ้น ใช้เป็นหลักในงานวิจัย
การปฏิบัติตามมาตรฐาน ASTM E8:
ยอมรับ DIC หากผ่านการตรวจสอบตามภาคผนวก X3 (การตรวจสอบระบบ Extensometer)
---
โซลูชันการทดสอบ ASTM E8 ของ ITM-LAB
ITM-LAB ผลิตเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ที่ออกแบบให้เป็นไปตามมาตรฐาน ASTM E8 ด้วยประสบการณ์วิศวกรรมกว่า 27 ปีในการทดสอบวัสดุ
ความสามารถของอุปกรณ์
ข้อมูลจําเพาะของเครื่องทดสอบ:
- ความสามารถในการรับน้ําหนัก: 50 kN ถึง 600 kN (ครอบคลุมการใช้งาน ASTM E8 ส่วนใหญ่)
- ความแม่นยําของแรง: Class 0.5 ตามมาตรฐาน ISO 7500-1 (สูงกว่าข้อกําหนด ASTM E4)
- ช่วงความเร็ว: 0.001 ถึง 1000 มม./นาที (ครอบคลุมข้อกําหนดอัตราความเครียดทั้งหมดของ ASTM E8)
- การควบคุมแบบวงปิด: อัตราการเค้น อัตราความเครียด และโหมดความเร็วครอสเฮด
ชุดมาตรฐาน ASTM E8 ประกอบด้วย:
- กริปลิ่ม (หน้าหยัก, ความแข็ง Rc 60+)
- เครื่องวัดการขยาย (Class B-2 ตาม ASTM E83, ความยาวเกจ 50 มม.)
- ซอฟต์แวร์ควบคุมพร้อมห้องสมุด
วิธีการทดสอบ ASTM E8 - การคํานวณ
ผลตอบแทนแบบเลื่อนอัตโนมัติ 0.2% - การสร้างรายงานความสอดคล้องตามมาตรฐาน ASTM E8 หมวด 12
คุณสมบัติของซอฟต์แวร์สําหรับ ASTM E8
ควบคุมอัตราการเครียดอัตโนมัติ:
- วงจรป้อนกลับของเครื่องวัดความยืดยังคงรักษาอัตราการ
ยืดหยุ่นที่กําหนดไว้ - เปลี่ยนจากอัตรา
ยืดหยุ่น (≤0.003 วินาที⁻¹) เป็นอัตรายืดหยุ่น (0.05-0.5 วินาที) อัตโนมัติ - แสดงอัตราการยืดหยุ่นแบบเรียลไทม์และแจ้งเตือนหากเกินความคลาดเคลื่อ
การเก็บข้อมูล:
- การสุ่มตัวอย่างขั้นต่ํา 10 Hz (เกินข้อกําหนด ASTM E8)
- ข้อมูล
โหลด ตําแหน่ง และความเครียดที่ซิงโครไนซ์ - การแสดงกราฟความเครียด-ความเครียด
การคํานวณอัตโนมัติ:
- ความต้านทานการคลายตัว (วิธี
ชดเชย 0.2%) - ความต้านทาน
แรงดึงสูงสุด - โมดูลัสยืดหยุ่น (เลือกได้)
- การยืดและลดพื้นที่ (ด้วยการวัดหลังการทดสอบ)
การสร้างรายงาน:
- เป็นไปตามข้อกําหนด
ASTM E8 Section 12 - รวมกราฟความเครียด-ความเครียด, ข้อมูลตาราง, รายละเอียด
ตัวอย่าง - ส่งออก
PDF/Excel - ความสามารถลายเซ็นอิเล็กทรอนิกส์สําหรับอุตสาหกรรมที่อยู่ภายใต้การควบคุม
การปรับเทียบและการปฏิบัติตามข้อกําหนด
บริการสอบเทียบประจําปี:
- การสอบเทียบแรงตามมาตรฐาน ASTM E4
- การตรวจสอบเครื่องวัดความกว้างตามมาตรฐาน ASTM E83
- การตรวจสอบการจัดแนวตามมาตรฐาน ASTM E1012
- ใบรับรองการสอบเทียบที่ตรวจสอบย้อนกลับได้โดย NIST
การสนับสนุนทางเทคนิค:
- ความช่วยเหลือ
ในการตั้งค่าวิธีการทดสอบ - เอกสารขั้นตอนการรับรอง ISO 17025
- การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานตามข้อกําหนด
ASTM E8 - การสนับสนุนการแก้ไขปัญหาความผิดปกติของการทดสอบ
วิศวกรรมแอปพลิเคชัน:
- การออกแบบ
ตัวยึดตัวอย่างแบบกําหนดเอง - การให้คําปรึกษา
เกี่ยวกับการทดสอบวัสดุที่ไม่เป็นมาตรฐาน - การสนับสนุนการวิเคราะห์ทางสถิติ (Gage R&R, การศึกษาความสามารถ)
ติดต่อเพื่อขอความสอดคล้องกับมาตรฐาน ASTM E8:
ทีมเทคนิคของ ITM-LAB ให้คําแนะนําเกี่ยวกับอุปกรณ์ การพัฒนาขั้นตอนการทดสอบ และการตรวจสอบความสอดคล้องตามมาตรฐานที่ http://www.itm-lab.com
---
สรุป
ASTM E8 กําหนดระเบียบวิธีมาตรฐานสําหรับการทดสอบแรงดึงวัสดุโลหะ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สามารถทําซ้ําและเปรียบเทียบได้ทั่วห้องปฏิบัติการทั่วโลก
ข้อกําหนดสําคัญในการดําเนินการ:
1. การเตรียมตัวอย่าง: กลึงตามความคลาดเคลื่อนของขนาด รัศมีฟิลเล็ตที่เหมาะสม ผิวสัมผัสตามมาตรฐาน
2. การควบคุมอัตราการเค้น: ≤0.003 s⁻¹ ตลอดการคลายตัว เพื่อให้สามารถวัด
ความแข็งแรงของแรงคลายได้อย่างแม่นยํา 3. การสอบเทียบอุปกรณ์: ตรวจสอบประจําปีตามมาตรฐาน ASTM E4 ความแม่นยําในการรับน้ําหนักไม่เกิน ±1%
4. วิธีความแข็งแรงของผลผลิต: การสร้างกราฟิกแบบเลื่อน 0.2% (อัตโนมัติหรือแมนนวล)
5. การรายงาน: เอกสารครบถ้วนตามข้อกําหนดของมาตรา 12
ความท้าทายทั่วไปในการปฏิบัติตาม:
- การรักษาอัตราการยืดในบริเวณยืดหยุ่น (ต้องใช้การควบคุมฟีดแบ็กด้วยเครื่องวัดความยืด)
- ป้องกันการเสียหายของส่วนจับ (การเลือกด้ามจับและการเตรียมตัวอย่างอย่างถูกต้อง)
- การรับประกันการแตกหักภายในความยาวเกจ (การออกแบบและการจัดแนวตัวอย่าง)
คุณค่าสําหรับระบบคุณภาพ:
การปฏิบัติตามมาตรฐาน ASTM E8 แสดงให้เห็น:
- วิธี
การทดสอบมาตรฐาน - ระบบ
การวัดที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ - ผลลัพธ์ที่สามารถทําซ้ําได้สําหรับการรับรอง
วัสดุ - พื้นฐานสําหรับการรับรองห้องปฏิบัติการ ISO 17025
ITM-LAB มีอุปกรณ์ทดสอบที่ออกแบบมาเพื่อการปฏิบัติตามมาตรฐาน ASTM E8 รวมถึงการควบคุมอัตราการเครียดอัตโนมัติ การวัดแบบสุดขั้วที่ผ่านการสอบเทียบ และการรายงานที่เป็นไปตามมาตรฐาน มีการสนับสนุนทางเทคนิคสําหรับการดําเนินการวิธีการทดสอบ เอกสารขั้นตอน และความช่วยเหลือในการรับรองห้องปฏิบัติการ
มาตรฐานและทรัพยากรทางเทคนิค:
- ซื้อ ASTM E8-24 จาก http://www.astm.org
- ASTM E4: ขั้นตอน
การตรวจสอบแรง - ASTM E83: การจัดประเภท
Extensometer - ASTM E1012: การตรวจสอบการจัดแนวเครื่องจักร
สําหรับข้อมูลจําเพาะของอุปกรณ์ หมายเหตุการใช้งาน และการสนับสนุนการใช้งาน ASTM E8 กรุณาเยี่ยมชม http://www.itm-lab.com
---
อ้างอิง:
- ASTM E8/E8M-24: วิธีการทดสอบมาตรฐานสําหรับการทดสอบแรงดึงของวัสดุโลหะ (ASTM International)
- ASTM E4-22: แนวปฏิบัติมาตรฐานสําหรับการตรวจสอบแรงของเครื่องทดสอบ (ASTM International)
- ASTM E83-16: มาตรฐานปฏิบัติสําหรับการตรวจสอบและจําแนกประเภทของระบบ Extensometer (ASTM International)
- ASTM E1012-20: แนวปฏิบัติมาตรฐานสําหรับการตรวจสอบการจัดแนวโครงทดสอบและตัวอย่าง (ASTM International)
- ISO 6892-1:2019: วัสดุโลหะ - การทดสอบแรงดึง - ส่วนที่ 1: วิธีการทดสอบที่อุณหภูมิห้อง (ISO)
หมายเหตุ: มาตรฐานทั้งหมดที่อ้างอิงสามารถเผยแพร่ได้สาธารณะผ่าน ASTM International และ ISO ขนาดตัวอย่าง ความคลาดเคลื่อน และพารามิเตอร์การทดสอบอ้างอิงโดยตรงจากมาตรฐาน ASTM E8-24 คุณสมบัติวัสดุทั่วไปมีตั้งแต่คู่มือโลหะ ASM และข้อกําหนดวัสดุที่ตีพิมพ์ สูตรคํานวณทั้งหมดเป็นสมการวิศวกรรมมาตรฐานที่เผยแพร่ใน ASTM E8
ติดต่อเราเพื่อรับใบเสนอราคาเครื่องทดสอบแรงดึง ที่คุ้มค่าและคุ้มค่า
