Informácie o testovaní
Skúška ťahom je základná mechanická skúška, pri ktorej sa skúšobná vzorka materiálu alebo výrobku zaťažuje jednosmerným ťahovým namáhaním až po porušenie, pričom sa priebežne meria sila a predĺženie na stanovenom meracej dĺžke. Táto skúška sa používa na určenie pevnosti v ťahu, medze klzu, modulu pružnosti v ťahu, relatívneho predĺženia a kontrakcie vzorky. Aplikačné polia skúšky ťahom patria medzi najširšie v oblasti materiálového inžinierstva – zahŕňajú hutnícku výrobu oceľových pásov a drôtov, automobilový priemysel, letecký a kozmický priemysel, stavebníctvo, plastikársky a gumársky priemysel, výrobu textílií, káblov a lan, zváraciu techniku, dodatkové komponenty pre strojárstvo, 3D tlač a aditívnu výrobu, balenie potravín a farmaceutických produktov, ako aj kontrolu lepidiel, povlakov a kompozitných materiálov.
Účelom skúšky ťahom je zistiť, ako sa materiál správa pri ťahovom namáhaní, ktoré je jedným z najčastejších typov prevádzkového zaťaženia v konštrukciách a výrobkoch. Výsledky umožňujú konštruktérom overiť dimenzovanie dielcov, technológom optimalizovať zloženie zliatin alebo receptúry polymérov, príjemcom dodávok porovnať skutočné vlastnosti s deklarovanými hodnotami a výrobcám sledovať stabilitu výrobného procesu. Technika skúšky spočíva v upnutí vzorky do trhacích čeľustí univerzálneho skúšobného zariadenia, ktoré ťahá vzorku konštantnou rýchlosťou záťaže alebo konštantou rýchlosťou pretvorenia, pričom snímač sily a snímač pretvorenia alebo videoextenzometer zaznamenávajú závislosť napätia od deformácie. Na základe tejto krivky napätie–deformácia sa vyhodnocujú kľúčové parametre materiálu. Pre krehké materiály, ako sú liatiny alebo keramika, je skúška ťahom často jediným spôsobom, ako stanoviť skutočnú ťahovú pevnosť, keďže skúška ohybom poskytuje len odhadované hodnoty. Pre ťažné materiály, ako sú nízkouhlíkové ocele alebo tvárne hliníkové zliatiny, skúška odhaľuje aj schopnosť materiálu plasticky sa deformovať pred porušením, čo je rozhodujúce pre technologies hlbokého ťahania, valcovania a lisovania.
Typický priebeh skúšky začína odberom vzorky a jej úpravou na predpísaný tvar – z kovových polotovarov sa obrábajú alebo razí proporčná alebo neproporčná vzorka s valcovou alebo hranatou časťou, z plastov a gumy sa vyražujú alebo vyrezávajú ploché vzorky v tvare kostice alebo prútika, z textílií a fólií sa nastrihujú pásy určitej šírky. Vzorka sa označí, nameria sa jej pôvodný prierez a meracia dĺžka, potom sa upne do čeľastí a zaťažuje sa直至 po trhlinu. Základnými parametrami skúšky sú rýchlosť zaťažovania alebo rýchlosť pretvorenia, teplota skúšky, veľkosť meracej dĺžky, tvar a rozmery vzorky a spôsob uchopenia. Z nameranej krivky sa vyhodnocujú medza pružnosti, medza klzu (horná a dolná), pevnosť v ťahu, medza pevnosti, predĺženie pri porušení, rovnomerné predĺženie, kontrakcia pri porušení a modul pružnosti v ťahu. Pre kovové materiály sa pracuje napríklad pri oceliach s rýchlosťami od 5 do 45 MPa/s v oblasti pružnosti, pre polyméry s rýchlosťami v mm/min podľa hrúbky vzorky, pre gumy s veľkými pretvoreniami v percentách minúty.
Skúška ťahom sa vykonáva aj pri vysokých a nízkych teplotách, keď je potrebné overiť správanie materiálu v mimoriadnych prevádzkových podmienkach, napríklad v kryogénnej technike pre skvapalnený plyn, v motorovom priestore automobilu alebo v zváraných spojoch potrubí pre tepelné elektrárne. Špeciálnou oblasťou je skúška ťahom zváracích spojov s vyhodnotením polohy porušenia v zváranom kove, prechode alebo základnom materiáli, ako aj skúška ťahom za kročenej alebo dynamickej záťaže, ktorá rozširuje poznatky o únavových vlastnostiach. ZHONGXI Testing poskytuje skúšku ťahom pre kovy, zliatiny, polyméry, gumy, textílie, kompozity, lepidlá, fólie, papiera, káble a ďalšie materiály v rozsahu foriem a vzoriek podľa potrieb odberateľov z rôznych odvetví.
Rozsah testovania
- Nízkouhlíkové konštrukčné ocele s medzou klzu do 700 MPa určené na studené tvárnenie, valcovanie a hlboké ťahanie karosárskych dielcov
- Vysokopevné jemnozrnné konštrukčné ocele s minimálnou medzou klzu od 460 do 960 MPa pre ťažné stroje, výložníky a stavby mostov
- Nezhrdzavejúce austenitické ocele typu 304 a 316 s kontrolou predĺženia dôležitým pre sanitárne a potravinárske aplikácie
- Duplexné ocele typu 2205 a 2507 s hodnotením pomeru pevnosti a ťažnosti pre chemický a námorný priemysel
- Uhlíkové ocele pre petrochemické tlakové nádoby s overovaním pevnosti pri zvýšených teplotách
- Tvárne hliníkové zliatiny radov 5xxx a 6xxx pre karosérie, stavby lodí a konštrukčné profily
- Zlievarenské hliníkové zliatiny radu A356 a ADC12 zlievané do foriem pre automobilové odliatky
- Titánové zliatiny Ti-6Al-4V pre letecké konštrukcie a medicínske implantáty s požiadavkou na minimálne predĺženie
- Medené a mosadzné polotovary pre elektrotechniku vrátane kontaktových drôtov trolejového vedenia
- Zliatiny zinku a horčíka vstrekované do foriem pre tenkostenné kryty elektroniky
- Liatina s lamelovým grafitom a tvárnou grafitovou štruktúrou s hodnotením krehkého porušenia pri ťahu
- Oceľové drôty a lane s hodnotením pevnosti podľa prierezu drôtu a skrutkovenia
- Zváracie spoje nádherných a kotvových zvarov s určením polohy porušenia a pevnosti spoja
- Nitované a skrutkové spoje s hodnotením ťahovej pevnosti spoja voči základnému materiálu
- Polyetylénové fólie a trubky PE-100 pre plynovody a vodovody so skúškou ťahom a hodnotením odporu proti pomalému šíreniu trhliny
- Polypropylénové a PVC výrobky vrátane rúrok, dosák a vstrekovaných dielcov s kontrolou medze klzu a predĺženia
- Inžinierske plastiky PA6, PA66, POM, PC a PBT so skúškou ťahom na vstrekovaných costičkách
- Výplňové a spevnené kompozity so sklovláknami a s uhlovými vláknami s hodnotením modulu a medze pevnosti
- Gumové zmesi a vulkanizáty so skúškou ťahom pri veľkých pretvoreniach nad 500 percentov
- Elastomérne tesnenia a manžety s hodnotením pevnosti a zostatkového predĺženia
- Textilné priadze, tkaniny a netkané textílie so skúškou ťahom pásikov a hodnotením pretrhovej sily
- Geotextílie a geomembrány pre zemné stavby s kontrolou ťahovej pevnosti a predĺženia pri maxime sily
- Lepidlá a tmely vSpojoch prekladaných vzoriek s hodnotením pevnosti spoja v ťahu a v šmyku
- Elektrické káble a izolácie s ťahovou skúškou žíl a izolačnej vrstvy
- Papier, lepenka a obalové materiály so skúškou ťahom pásikov v smere a naprieč vlákien
- Biodegradovateľné fólie z PLA a PHA pre obalový priemysel s kontrolou modulu a predĺženia
- Vzorky z aditívnej výroby tlačené z PLA, ABS, PETG a nylonu v rôznych orientáciách vrstiev
- Kovové vzorky z aditívnej výroby z práškových zliatin s hodnotením anizotropie ťahových vlastností
- Kovové povlaky a vrstvy na páse z hot-duct a elektrolyticky zinkovanom plechu s hodnotením adhézie v ťahu
- Sklokeramické a dentálne materiály so skúškou ťahom malých vzoriek v tvare prútika
Časté otázky
Aká je obvyklá lehota na vykonanie skúšky ťahom?
Štandardná lehota je 7 až 15 pracovných dní od doručenia vzoriek a potvrdenia rozsahu skúšok. Presný čas závisí od počtu testovacích položiek, typu vzoriek a od toho, či je potrebná príprava vzoriek obrábaním alebo razením, klimatizácia polymérnych vzoriek, prípadne skúška pri nestandardnej teplote. Ak odberateľ požaduje skrátenú lehotu, je možné po dohode s inžiniermi stanoviť expresný termín pre obmedzený počet vzoriek.
Ako sa stanovuje cena za skúšku ťahom?
Cena sa určuje podľa počtu testovacích položiek a podľa typu a počtu vzoriek. Napríklad samotné stanovenie medze klazu a pevnosti v ťahu pre kovovú vzorku má inú cenu než rozšírená skúška s hodnotením modulu pružnosti pomocou extenzometra, skúškou pri zvýšenej teplote alebo s prípravou vzoriek obrábaním. Presnú cenovú ponuku poskytnú inžinieri po obdržaní informácií o type materiálu, počte vzoriek, požadovaných parametroch a prípadnej teplote skúšky.
Ktoré položky skúška ťahom zahŕňa?
Súbor položiek závisí od typu výrobku a od štandardov, na ktoré sa má materiál hodnotiť. Pre kovové materiály zahŕňa typicky medzu klazu, medzu pružnosti, pevnosť v ťahu, predĺženie, kontrakciu a modul pružnosti. Pre polyméry a gumy sa hodnotí napätie pri stanovenom pretvorení, pevnosť v ťahu, predĺženie pri porušení alebo pri maxime sily a zostatkové predĺženie. Pre textílie, fólie a káble je hlavným výsledkom pretrhová sila v newtonoch a predĺženie. V praxi odberateľ oznámi typ výrobku a technické podmienky a inžinieri navrhnú príslušný súbor položiek a tvar vzoriek.
Aké množstvo vzoriek je potrebné pripraviť na skúšku ťahom?
Pre pevné materiály, ako sú kovy a plasty, stačí obvykle 100 až 500 gramov materiálu alebo 3 až 5 ks skúšobných vzoriek pre jeden stav materiálu. Pre malé vzorky, napríklad drôty alebo tenké fólie, je potrebné dodávať dostatočnú dĺžku pásu na prípravu vzoriek s predpísanou meracou dĺžkou. Pre polymérne a gumové materiály sa odporúča dodať viac materiálu, pretože pred skúškou je potrebná klimatizácia a z jednoho polotovaru sa často vyrazi viac vzoriek na opakovateľnosť výsledkov. Presnú požiadavku na odber komunikujú inžinieri pred samotnou skúškou.
Scenáre použitia
V automobilovom priemysle je skúška ťahom súčasťou kontrol príchodu plechov pre karosérie, pásov pre bezpečnostné prvky a odliatkov motorových blokov. Karosársky plech na hlboké ťahanie musí mať nielen dostatočnú medzu klzu, ale aj vysoké rovnomerné predĺženie, aby pri lisovaní nedochádzalo k trhlinám v rohoch dielcov. Bezpečnostné pásy a ich kovové prvky sa skúšajú na maximálnu silu a na správanie pri rýchlosti zaťaženia, ktorá simuluje haváriu. Zváracie spoje podvozku sa podrobujú ťahovej skúške s hodnotením, či porušenie nastalo v základnom materiáli alebo v spoji, čo je kritérium prijatia alebo odmietnutia technológie zvárania. ZHONGXI Testing spracováva vzorky z výroby aj z prototypových vár, čím pomáha vývojárom vybrať vhodnú ocel alebo zliatinu pre nové platformy.
V leteckom a kozmickom priemysle sa ťahové vlastnosti titánových zliatin, hliníkových plechov a kompozitov s uhlovými vláknami monitorujú v celej dodávateľskej reťazci, pretože porušenie jedného prvku môže mať závažné dôsledky. Skúša sa aj tepelne spracovaný stav materiálu, pretože kalenie a umelé starnutie menia medzu klzu aj predĺženie. Okrem základnej ťahovej skúšky pri izbovej teplote sa vykonávajú skúšky pri nízkych teplotách simulujúcich veľké výšky a pri zvýšených teplotách blízko motorových častí. Pre kompozitné materiály sa hodnotí modul, pevnosť v smere vlákien a kolmo na vlákna, čo odhaľuje rozdiely medzi vrstvami a kvalitou impregnácie. Odber vzoriek z hotových dielcov, napríklad z rezu nosníka, umožňuje overiť, či technologický proces výroby nezmenil ťahové vlastnosti materiálu.
V stavebníctve a výrobe ocelích konštrukcií sa skúška ťahom vykonáva pri každej váre výrobných ocelí určených pre nosné prvky, výstuže betónu a predpínacích káblov. Výstužné tyče sa skúšajú na medzu klzu, pevnosť a predĺženie, pričom tvarované tyče vyžadujú špeciálne upnutie v dôsledku rebrovania. Predpínacie káble a laná sa podrobujú ťahovej skúške celého prvku na veľkých hydraulických zariadeniach. Geotextílie a geomembrány, ktoré sa pokladajú pod cesty a skládky, sa skúšajú na pretrhový silu a predĺženie v smere aj naprieč, pretože ich rovnobežnosť vlákien ovplyvňuje správanie v nasypávke. Zváracie spoje ocelích konštrukcií mostov a hál sa po skúške ťahom hodnotia podľa toho, kde vznikla trhlina a aký bol pomer pevnosti spoja a základného materiálu.
V obalovom, textilnom a polymérnom priemysle je skúška ťahom denným nástrojom kontroly kvality. Obalové fólie na potraviny musia mať dostatočnú pevnosť v smere stroja aj naprieč, aby sa pri plnení a transporte netrhali. Textilné tkaniny a priadze sa skúšajú na pretrhovú silu a predĺženie, ktoré určujú správanie látky pri šití a nosení. Gumené tesnenia a hadice pre automobilový a strojársky priemysel sa skúšajú na pevnosť a zostatkové predĺženie po zložitom tepelnom starnutí, pretože degradácia polymérnej siete sa prejaví práve poklesom ťahových vlastností. Lepidlá a tmely sa skúšajú v prekladaných spojoch, kde sa hodnotí pevnosť v šmyku a adhézia na rôznych podkladoch. V oblasti 3D tlače sa vzorky tlačia v rôznych orientáciách a skúšajú na ťah, čím sa zisťuje anizotropia a optimálne parametre tlače pre konkrétnu aplikáciu.
Testovacie prístroje
- Elektromechanické univerzálne skúšobné zariadenia s kapacitou snímačov od 100 N do 1000 kN pre vzorky plastov aj ocelí
- Hydraulické univerzálne skúšobné stroje s kapacitou do 2000 kN pre ťahovú skúšku ťažkých ocelích vzoriek a prútov
- Snímače pretvorenia a axiálne extenzometre s triedou presnosti vhodnou pre určenie modulu pružnosti kovov
- Videoextenzometre bezkontaktného typu pre krehké, tenké a mäkké vzorky, kde mechanický extenzometer ovplyvňuje výsledok
- Klimatická komora integrovaná do trhacieho zariadenia pre skúšky ťahom v rozsahu teplôt od -70 do +300 °C
- Čeľustie hydraulické a pneumatické s príslušenstvom pre ploché, valcové, závitové a tenké vzorky
- Rotné čeľaste pre drôty, lane a textilné priadze s ochranou proti reznému poškodeniu vzorky
- Zariadenie na raženie kovových vzoriek s razidlami pre proporčne a neproporčne ploché skúšobné tyče
- CNC obrábanie na prípravu valcových vzoriek z odliatkov, hrubých polotovarov a zváraných spojov
- Výseky a rezačky pre polymérne fólie, gumy a textílie s nožmi v tvare kostice podľa hrúbky materiálu
- Kondicionačné komory s regulovanou teplotou a vlhkosťou na prípravu polymérnych vzoriek pred skúškou
- Mikroskopické a optické zariadenia na vyhodnotenie plochy porušenia a polohy trhliny vo vzorke
- Programové vybavenie na priebežné vyhodnotenie krivky napätie–deformácia a výpočet všetkých parametrov skúšky
- Presné meradlá, mikrometre a stolné merače prierezu na určenie plochy prierezu vzorky pred zaťažením
- Zdroj tepla na skúšky ťahom v tavenine kovov alebo za extrémnych teplôt pre výskumné aplikácie
Zhrnutie
Skúška ťahom v ZHONGXI Testing pokrýva kovy a ich zliatiny, ocelové plechy a výstuže, zváracie spoje, polyméry, gumy, textílie, geotextílie, fólie, káble, kompozity a lepidlá, pričom sa hodnotia parametre ako medza klzu, pevnosť v ťahu, predĺženie, modul pružnosti a pretrhová sila. Lehota vykonania skúšky je obvykle 7 až 15 pracovných dní v závislosti od rozsahu položiek a typu vzoriek, pričom cena sa stanovuje individuálne podľa počtu skúšok a inžinieri poskytnú ponuku na základe technických podmienok odberateľa.