ASTM A370에 대한 최종 가이드

금속 인장 시험

저자: Michael Boyd

ASTM A370은 금속의 인장 강도 측정에 있어서 가장 널리 인정되고 있는 포괄적인 표준 중 하나입니다. 소재의 품질에 따라 안전이 좌우되는 건설 및 자동차 제조와 같은 많은 산업에서 사용되고 있습니다. 인장 시험 외에, 이 표준은 또한 금속에 대한 샤르피 충격, 굽힘, 브리넬 및 로크웰 경도 시험에 대해 설명하는데, 이에 대해서는 ASTM E-23, ASTM E190, ASTM E10 및 ASTM E18 표준에서 추가로 논의하고 있습니다.

이 가이드는 ASTM A370 인장 시험의 기본 요소를 소개하고 필요한 시험 장비, 소프트웨어 및 시편에 대한 개요를 제공하도록 설계되어 있습니다. 이 가이드를 읽으면 전체 표준은 읽지 않아도 되는 것으로 간주해서는 안 됩니다.


ASTM A370과 ASTM E8의 차이점

ASTM A370은 또 다른 주요 금속 시험 표준인 ASTM E8과 동일한 시험 장비 및 시험 방법을 공유합니다. A370은 여러 제품 유형에 고유한 강철의 시편 특성을 추가로 정의하고 있다는 점에서 E8과 다릅니다. 이들 제품은 바, 튜브, 패스너 및 원형 와이어의 시험에 대해 설명하고 있으며, 일부 절차 설명과 함께 ASTM A370의 부록에 포함되어 있습니다. 부록으로 첨부된 섹션은 표준의 일반 섹션을 보충하는 것이지만, 충돌이 발생할 경우 제품 표준이 우선 적용된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

무엇을 측정하나요?

ASTM A370은 다양한 시험 유형을 참조하지만, 주요 초점은 인장 시험에 있습니다. 가장 일반적으로 측정되는 속성은 다음과 같습니다.

재료 시험기

ASTM A370 시험은 다양한 철강 제품 및 시편 형상에 대해 수행되기 때문에 시스템 힘 요구사항은 크게 다를 수 있습니다. Instron의 산업용 시리즈는 기계 가공된 스테인리스강 라운드(300kN)부터 두꺼운 벽의 관형 제품(2000kN)까지 시험하기에 적합한 시험 프레임을 제공합니다. 산업용 시리즈 하중 프레임에는 고강성 볼 나사와 컬럼, 변형계 하중 측정 및 내구성을 위한 백래시 제거가 포함됩니다. 이러한 기능은 보다 정확한 결과를 생성하고 시험 중에 저장된 에너지를 최소화함으로써 성능 향상에 기여하게 됩니다. 이는 특히 스프링 와이어 및 대구경 패스너와 같은 고강도 소재를 시험할 때 더 분명해집니다.

ASTM A370 시험 설정

ASTM A370 시스템 옵션

1. Instron DX 시리즈

2. Instron 5980

3. Instron KPX 시리즈

4. Instron HDX 시리즈

 

인장 시편

ASTM A370 시편의 형상은 밀링된 원형, 평면 또는 제조된 상태로 다양할 수 있습니다. 이 표준은 막대, 튜브, 패스너, 와이어 및 원형 시편을 포함한 많은 일반적인 시편 유형에 대한 치수를 정해놓고 있습니다.

ASTM A370 시편

시험 방법

가장 일반적인 금속 시험 표준과 마찬가지로 ASTM A370은 응력 속도 제어, 변형률 제어 및 크로스헤드 변위 제어의 세 가지 유형의 시험 제어에 대해 설명합니다. ASTM E8/E8M의 경우 이러한 유형의 제어를 방법 A, B 및 C라고 합니다. ASTM A370에서의 인장 시험 제어는 ASTM E8/E8M의 시험 방법에 ASTM A370 표준에서의 각기 다른 소재와 애플리케이션에 고유한 특정 계산이 추가된 것을 나타냅니다. 제조업체는 일반적으로 전체 시험 기간 동안 크로스헤드 변위를 이용하여 시험을 실행하거나, 탄성계수 계산을 통한 응력 속도 제어에 의존하고, 이어서 나머지 시험은 크로스헤드 변위 제어로 전환합니다. 아래 비디오는 변형률 제어 방법에 대해 더 자세히 설명합니다.


그립 및 연신계

원형 및 평평한 소재를 시험하는 데 적합한 다양한 그리핑 기술이 있습니다. 유압 웨지 또는 사이드 액션 그립은 널리 사용되는 다목적 옵션이지만, ASTM A370에서의 일부 소재(예: 튜빙 및 패스너)에는 보다 구체적인 솔루션이 필요합니다. 

부록 1 - 바(Bar)

이 부록은 평면, 원형, 정사각형, 육각형 및 팔각형 시편 형상에 대해 열간 압연 및 냉간 마감 막대 소재의 시편 치수 및 연신계 게이지 길이 요구사항을 다룹니다. 막대 소재를 시험할 때는 일반적으로 비례 웨지 그립을 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 인장 강도가 매우 높기 때문에 일부 막대 소재(특히 스프링 제조에 사용되는 유형)는 인장 시험 중 미끄러짐이 발생할 때 표준 웨지 그립의 조 페이스에 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 이러한 경우에는 시험 중 및 시편 파손 시 소재를 보다 안전하게 고정하기 위해 사이드 액션 비비례 그립을 사용하는 것을 권장합니다.

모든 열간 압연 막대 시편은 그것이 전체 섹션이고 기계 가공되지 않은 것이기 때문에 변형률 측정을 위해 8인치 게이지 길이의 기기가 필요합니다. 연신계에 적합한 옵션은 조정 가능한 게이지 길이가 있는 Instron AUTOX750 또는 Instron의 E-시리즈 W-6280-8 및 W-6280-200과 같은 전용 8인치 게이지 길이의 수동 클립온 장치입니다. 열간 압연 소재는 불행히도 Instron의 AVE2와 같은 비접촉식 연신계를 이용하여 시험할 수 없습니다. 이는 시험 중 플레이크 파편으로 인해 게이지 표시가 시편에서 떨어지거나 기기가 게이지 표시 위치를 잃을 수 있기 때문입니다.

냉간 마감 소재의 시편은 기계 가공으로 단면이 축소되므로, AUTOX750, AVE2 또는 수동 클립 온 디바이스와 같은 적절한 2인치 게이지 길이의 연신계를 사용합니다. 0.2% 오프셋 항복 강도에는 클래스 B2 연신계가 적합하지만, 더 낮은 백분율의 항복 강도 계산이 필요할 때는 B1 클래스 기기를 권장합니다.

부록 1은 또한 열간 압연 및 냉간 마감 바 양쪽에 대한 굽힘 시험 요구사항을 다룹니다. 소재 치수가 허용하는 경우, 시험은 소재의 전체 섹션에 대해 실행하며, 필요한 경우 부록에 기계 가공된 시편의 치수를 지정합니다. 굽힘 시험은 표면 균열에 대한 소재의 육안 검사를 목적으로 수행되며, Instron의 W-6810 및 W-6812 굽힘 시험 치구가 필요합니다. 

ASTM A370 시험 설정

A370 바 시험 설정

1. Instron 600DX

2. W-5197 조 페이스

3. AUTOX750 자동 연신계

 

부록 2 - 파이프 및 튜브

파이프 또는 튜브에서 절단된 전체 섹션 파이프 또는 도그본 시편과 같은 관형 제품을 시험할 때는 비례 웨지 그립이 적절하고 경제적인 솔루션입니다. 도그본 시편의 끝단 평탄화가 바람직하지 않은 경우, 곡면 조 세트를 사용하는 것이 좋습니다. 곡면 조 세트는 미끄러짐을 제거하고 시험 시작 시 변형 정확도를 증가시키기 때문에 두꺼운 벽과 높은 인장 강도를 가진 시편을 시험하는 데에 특히 유용합니다.

파이프 및 튜브용 변형 측정 솔루션은 AUTOX750과 같은 자동 접촉 연신계 또는 Instron의 W-6280 시리즈와 같은 수동 클립온 장치가 될 수 있습니다. 전체 섹션 관형 제품을 시험하기 위해, AUTOX750은 게이지 길이가 2인치인 최대 시편 직경 100mm를 수용할 수 있습니다. 클래스 B2 연신계는 0.2% 오프셋 항복 강도 측정에 적합하지만 더 낮은 백분율의 항복 강도 측정이 필요할 때는 B1 클래스 장치를 권장합니다.

부록 2는 또한 압연, 역압연, 크러시, 플랜지, 플레어링, 굽힘, 횡방향 가이드 굽힘 시험을 포함하여, 특정 관형 제품의 연성을 입증하기 위한 여러 압축 시험에 대해 설명합니다. 기본 압축 앤빌과 다이는 Instron이 W-6810 치구를 제공하는 가이드 굽힘 시험을 제외하고 이러한 많은 시험 요구를 쉽게 충족할 수 있습니다. 

부록 3 - 패스너 

패스너 시험에는 패스너 헤드를 지지하고 시편의 나사산 부분에 인장 응력을 집중시키는 특수 그리핑 액세서리가 필요합니다. 그들은 각 특정 크기의 패스너에 맞는 다양한 직경, 각도, 나사산 및 피치의 볼트 홀더와 와셔로 구성됩니다. 패스너가 너무 커서 주어진 시험기에서 시험할 수 없는 경우, 시험을 위해 표준 2인치 게이지 길이로 기존의 0.505인치 시편을 가공할 수 있습니다. 축 방향 시험 외에, 두 가지 유형의 전단 시험(이중 및 단일)도 중요하며, ASTM F-606 및 MIL-STD 1312에서 너트 프루프 맨드릴을 이용한 너트 프루프 시험과 함께 이들 시험을 요구하고 있습니다.

패스너를 시험할 때는 일반적으로 연신계가 필요하지 않지만, 소재가 변형을 나타내는지 결정할 때 도움이 될 수 있습니다. Instron의 W-E439가 적절한 선택이 될 것입니다.

A370 패스너 시험 설정

A370 패스너 시험 설정

1. Instron 300 LX

2. W-5155-B 볼트 홀더

 

부록 4 - 원형 와이어


A370 원형 와이어 솔루션

1. 2714-107 타이어 코드 그립

 

부록 4에서는 주로 원형 와이어 제품의 두 가지 그립 유형, 즉 2차 웨지 그립과 캠형 스너빙 그립에 중점을 두고 있습니다. 이 두 솔루션 모두 자연 상태에서 가단성인 저용량 와이어를 시험하는 데 적합한 것으로 간주됩니다. 전체 섹션 원형 와이어 시편을 시험하기 위한 게이지 길이는 10인치입니다. 시편 파손이 그립 근처에서 발생하면 시험 결과가 보고할 수 없는 것으로 간주되기 때문에 이러한 유형의 시편을 시험할 때는 조 파손이 일반적인 문제가 될 수 있으며, 이 때문에 그립 정렬이 중요합니다. 변형률 측정이 필요한 경우에는 AUTOX750과 같은 자동 솔루션과 마찬가지로 10인치 게이지 길이의 클립온 장치가 적합합니다.

원형 와이어 치구

부록 A5 - 샤르피 임팩트

총 흡수 에너지에 대한 샤르피 충격 시험은 A370의 일반 섹션과 부록 A5에서 자세히 논의됩니다. 이는 표준에 설명된 대부분의 철강 생산에 필요한 시험으로서, 시편 치수가 잘 정의되어 있으며 다양한 고장 유형의 예가 그림으로 포함되어 있습니다. 자세한 내용은 ASTM A370에서 샤르피 충격 표준인 ASTM E-23을 참조하십시오. Instron은 300주울에서 900주울까지의 적합한 솔루션을 제공하고 있는데, MPX 시스템Bluehill Impact 소프트웨어가 포함된 것이 그 예입니다.

이전 부록

ASTM A370에 대한 가장 최근 업데이트에서, 부록 A7(다중 와이어 스트랜드) 및 부록 A9(강철 철근)는 각각 해당 제품 표준인ASTM A1061/A1061MASTM A615로 이동되었습니다. ASTM A370의 이전 버전에 자세히 설명되어 있기 때문에, 이 가이드에서도 그러한 애플리케이션에 대해 간략히 다룰 것입니다. 

와이어 스트랜드 - 이전의 부록 A7

7 와이어 스트랜드는 일반적으로 프리스트레스 콘크리트 생산에 사용됩니다. 적절한 장비 없이 연선을 시험하는 것은 어렵습니다. 비례 웨지 그립이 허용되지만, 비비례 사이드 액션 그립이 일관성과 결과 모두에 훨씬 더 나은 선택입니다. ASTM A1061/A1061M 표준에 따르면 시편 길이는 48인치이며 길이 변화를 적절하게 측정하려면 24인치 게이지 길이 변형률 측정 장치가 필요합니다.

철근 - 이전의 부록 A9

보강 철근 또는 "철근"은 시편에 단면 감소가 포함되지 않으므로 8인치/200mm 게이지 길이 연신계가 필요한 또 다른 소재입니다. 이 시험에는 비례 웨지 그립이 적합합니다. 북미 지역의 크기 지정 규칙은 # 8 보강 철근이 공칭 1인치 또는 8/8인 것을 기반으로 합니다. 최근 몇 년 동안 제품 표준에 포함된 가장 큰 직경의 소재는 100ksi의 인장 강도를 포함하는 #20 스레드 바입니다. 가장 큰 제품의 시험에서는 720,000lbs의 최대 시험 하중이 산출됩니다. AC133 표준에 따른 추가 시험으로는 이중 사이드 액션 또는 단일 사이드 액션 비비례 그립을 이용하여 제로 순환 방식으로 실행되는 철근 연결 시험이 있습니다.

계산 및 결과

ASTM A370 시험에 필요한 모든 계산은 이미 Bluehill Universal에 사전 구성되어 있습니다. 처음부터 시작하여 독자적인 방법을 구축하는 것을 선호하는 사람들을 위해 수동 입력 계산도 ASTM A370에 따라 시험하도록 쉽게 구성할 수 있습니다. 금속 시험 방법 패키지는 ASTM E8/E8M, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, ISO 6892-1, EN10002, ISO 10113 및 ISO 1027과 같은 모든 표준에 대해 미리 작성된 시험 방법도 제공합니다.


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