ASTM E21 هو اختبار درجة حرارة مرتفع يتم إجراؤه في توتر على المواد المعدنية. على الرغم من أن هذا الاختبار يستخدم في العديد من الصناعات وكذلك البحوث الأكاديمية ، إلا أن اختبار درجة الحرارة المرتفعة يستخدم بشكل شائع في تطبيقات الفضاء الجوي لتقييم الخصائص الميكانيكية للمواد المعدنية عالية القوة. تستمر متطلبات المحرك ودرجات حرارة التشغيل على الطائرات في الزيادة ، وكذلك معلمات التصميم للمواد الهيكلية بما في ذلك السحابات. ASTM E21 يحدد بدقة كل خطوة من اختبارات درجة الحرارة العالية ؛ من تحديد جهاز الاختبار إلى المرفق الحراري. يتم تسجيل الخصائص الميكانيكية مثل الاستطالة ، وتقليل المساحة ، وقوة الشد ، وقوة العائد لتقدير قدرة المواد على تحمل القوى المطبقة.


نظرًا لأن ASTM E21 يتطلب محولات متعددة (مقاييس الاستيعاب والمزدوجات الحرارية) ، يوصى بنظام مع وحدة قناة تمدد لضمان جمع البيانات المناسبة والمزامنة. مطلوب أي نظام اختبار يستخدم وفقًا للمعيار ليتم وفقًا لـ ASTM E4. يعد إعداد النظام والعينات أمرًا بالغ الأهمية لـ E21 ، ويجب بذل كل جهد ممكن لضمان بقاء أي قوة تطبق على العينة في الاتجاه المحوري. لا يمكن أن تتجاوز سلالة الانحناء 10 ٪ من الضغط المحوري على العينة ، لذلك من الضروري ضمان تحديد معدات الاختبار المناسبة. لاختبار أكثر من 600 ℃ توصي بتجهيز نظام سلسلة 6800 مع فرن أنبوب تقسيم 3119-160 3 ، مع منفذ قياس الجانبي.
ASTM E21: اختبار الشد على المعادن في درجة حرارة مرتفعة
معادن اختبار الشد في درجة حرارة مرتفعة
ASTM E21 هو اختبار درجة حرارة مرتفع يتم إجراؤه في توتر على المواد المعدنية. على الرغم من أن هذا الاختبار يستخدم في العديد من الصناعات وكذلك البحوث الأكاديمية ، إلا أن اختبار درجة الحرارة المرتفعة يستخدم بشكل شائع في تطبيقات الفضاء الجوي لتقييم الخصائص الميكانيكية للمواد المعدنية عالية القوة. تستمر متطلبات المحرك ودرجات حرارة التشغيل على الطائرات في الزيادة ، وكذلك معلمات التصميم للمواد الهيكلية بما في ذلك السحابات. ASTM E21 يحدد بدقة كل خطوة من اختبارات درجة الحرارة العالية ؛ من تحديد جهاز الاختبار إلى المرفق الحراري. يتم تسجيل الخصائص الميكانيكية مثل الاستطالة ، وتقليل المساحة ، وقوة الشد ، وقوة العائد لتقدير قدرة المواد على تحمل القوى المطبقة.

إعداد النظام
نظرًا لأن ASTM E21 يتطلب محولات متعددة (مقاييس الاستيعاب والمزدوجات الحرارية) ، يوصى بنظام مع وحدة قناة تمدد لضمان جمع البيانات المناسبة والمزامنة. مطلوب أي نظام اختبار يستخدم وفقًا للمعيار ليتم وفقًا لـ ASTM E4. يعد إعداد النظام والعينات أمرًا بالغ الأهمية لـ E21 ، ويجب بذل كل جهد ممكن لضمان بقاء أي قوة تطبق على العينة في الاتجاه المحوري. لا يمكن أن تتجاوز سلالة الانحناء 10 ٪ من الضغط المحوري على العينة ، لذلك من الضروري ضمان تحديد معدات الاختبار المناسبة. لاختبار أكثر من 600 ℃ توصي بتجهيز نظام سلسلة 6800 مع فرن أنبوب تقسيم 3119-160 3 ، مع منفذ قياس الجانبي.
إعداد اختبار ASTM E21
نظام الاختبار العالمي
فرن أنبوب تقسيم المنطقة
ارتفاع درجة الحرارة
إعداد نظام ASTM E21

تفاصيل النظام
يتم توصيل قضبان سحب Inconel بأصحاب العينات وتمتد إلى الفرن. تعانق الألواح الخزفية الموجودة في الجزء العلوي والسفلي من الفرن قضبان السحب مرة واحدة في مكانها ، مما يضمن أنه لا يجب تعبئة أي عزل إضافي حيث تدخل سلسلة التحميل إلى الفرن. تعبئة العزل بإحكام قد يتسبب في نزوح قضبان السحب أو أذرع التوسيع. تجلس قضبان السحب في حاملي المحاذاة الذاتي لضمان أقصى قدر من التحميل المحوري. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب ASTM E21 مراقبة درجة الحرارة المشار إليها على العينة. يوصى باستخدام Type K الحراري المعايرة باستخدام الممارسة E220 ويجب اتباع الإرشادات الموضحة في القسمين 5.3 و 9.4. من بداية الاختبار من خلال تحديد قوة العائد ، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة المشار إليها ما يلي:
حتى ما يصل إلى 1800F +-5 ( +-3C)
أكبر من 1800F (980C) +- 10F ( +-6C)
** قد يكون من الضروري وجود متطلبات أكثر تقييدًا إذا كان من المبين من قبل المختبر أو العميل.

العينات
تعتبر تكوينات العينات الموضحة في ASTM E8/E8M مرضية لـ ASTM E21 ، ولكن يوصى بالتسامح أكثر تشددًا. يمكن أن تكون الأشكال الهندسية للعينات مسطحة أو مستديرة. يمكن إعداد العينات المسطحة لاستخدام حاملي Clevis Pin-In ، بينما بالنسبة للعينات المستديرة ، من المعتاد أن يكون لها نهايات ملولبة. لمزيد من التوجيه ، المراجعة القسم 7 من ASTM E21.
إجهاد قياس
مطلوب مقياس تمدد من الفئة B-2 متطلبات الممارسة E83 إذا كانت هناك حاجة إلى تحديد قوة العائد. هناك نوعان أساسيان من مقياس التمديد الذي يمكن استخدامه في اختبار درجة الحرارة العالية. الأول هو مقياس تمدد مُثبل بارد يتم توصيله بالقسم المخفض في درجات الحرارة المحيطة ويتم نقعه مع بقية سلسلة التحميل قبل بدء الاختبار. هناك خيار آخر هو مقياس قياس ساخن مثبتة ، والذي عادةً ما يجلس على السكك الحديدية ويمكن أن ينزلق في الفرن للمرفق بمجرد أن تكمل العينة فترة النقع. يجب إرفاق أذرع مقياس التمديد في القسم المخفض من العينة. تم توضيح طرق مرفق التمديد في القسم 9.6.
العينات المصغرة
في الحالات التي تكون فيها العينة صغيرة جدًا بالنسبة للاتصال بمقدار التمدد ، يمكن استخدام فصل Crossheads أو حاملي العينات لتحديد السلالات المقابلة لقوة عائد الإزاحة بنسبة 0.2 ٪. يجب وضع علامة على هذه القيمة "قوة العائد التقريبية". عند اختبار عينة ذات طول مخفض يقل عن 2 بوصة ، يجب إرفاق ما لا يقل عن 2 من المزدوج الحراري في كل طرف من القسم المخفض. يجب أن تقوم هذه المزدوجات الحرارية بإجراء اتصال حميم مع العينة طوال الاختبار. عند اختبار العينات مع قسم مخفض أكبر من أو يساوي 2 بوصة ، يجب توصيل الدوب الحراري الثالث بمركز العينة.
نصائح وحيل
يمكن أن يتجاوز اختبار المعادن النموذجي عالية درجة الحرارة ساعة واحدة لكل عينة. للامتثال للمعيار ، يجب أن تنقع العينة في درجة الحرارة المحددة حتى تصل إلى التوازن. مرة واحدة في التوازن ، يجب الحفاظ على العينات في درجة الحرارة هذه لمدة 20 دقيقة على الأقل ما لم ينص على خلاف ذلك. إذا كان إجراء اختبارات متعددة يوميًا ، فيمكن أن يسحب وقت النقع بسرعة إنتاجية مختبر. لتقليل وقت تعطل النظام ، يمكن تجهيز نظام الاختبار العالمي بتكوين متعدد الفصول ، والذي يسمح للعينة الثانية بالانغماس أثناء الاختبار.
مصطلحات:
درجة الحرارة المشار إليها: درجة الحرارة التي يشار إليها بواسطة جهاز قياس درجة الحرارة باستخدام ممارسة pyrometric جيدة الجودة.
درجة حرارة محددة: درجة حرارة الاختبار المطلوبة من قبل العميل والإبلاغ عنها