ASTM A370: 강철 제품의 기계적 시험
금속의 인장 시험
ASTM A370은 금속의 인장 강도를 측정하기 위해 가장 널리 인정되고 포괄적인 표준 중 하나입니다. 이 표준은 안전이 재료의 품질에 좌우되는 건설 및 자동차 제조와 같은 많은 산업 분야에서 사용됩니다. 인장 시험 외에도 이 표준은 금속에 대한 샤르피 충격, 굽힘, 브리넬 및 로크웰 경도 시험에 대해서도 설명하며, 이는 ASTM E-23, ASTM E190, ASTM E10 및 ASTM E18 표준에서 추가로 논의됩니다.
이 가이드는 ASTM A370 인장 시험의 기본 요소를 소개하고 필요한 시험 장비, 소프트웨어 및 시편에 대한 개요를 제공하도록 설계되었습니다. 이 가이드는 전체 표준을 읽고 따르는 것을 대신하기에 적절한 대체물로 간주되지 않습니다.
ASTM A370과 ASTM E8의 차이점
ASTM A370은 또 다른 주요 금속 시험 표준인 ASTM E8과 동일한 시험 장비 및 시험 방법을 공유합니다. A370이 E8과 다른 점은 여러 가지 제품 유형별로 강철의 시편 특성을 추가로 정의한다는 것입니다. 이러한 제품은 바(bar), 튜브, 패스너 및 원형 와이어의 시험에 대해 논의하며, 일부 절차적 설명과 함께 ASTM A370의 부속서에 포함되어 있습니다. 부속서 섹션은 표준의 일반 섹션을 보완하는 것이지만, 충돌이 발생하는 경우에는 제품 표준이 우선하는 경우가 많다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
무엇을 측정하나요?
재료 테스트 시스템
ASTM A370 시험은 매우 다양한 강철 제품 및 시편 형상에 대해 수행되기 때문에 시스템 힘 요구 사항이 크게 다를 수 있습니다. 인스트론의 Industrial Series는 가공된 스테인리스강 라운드(300kN)부터 두꺼운 벽의 관형 제품(2000kN)까지 시험하기에 적합한 시험 프레임을 제공합니다. Industrial Series 부하 프레임에는 내구성을 위해 고강성 볼 스크류 및 컬럼, 스트레인 게이지 하중 측정 및 백래시 제거 기능이 포함되어 있습니다. 이러한 기능은 보다 정확한 결과를 생성하고 시험 중에 저장되는 에너지를 최소화함으로써 더 나은 성능에 기여하며, 이는 특히 스프링 와이어 및 대직경 패스너와 같은 고강도 재료를 시험할 때 두드러집니다.
시험 방법
가장 일반적인 금속 시험 표준과 마찬가지로 ASTM A370은 응력 속도 제어, 변형률 속도 제어 및 크로스헤드 변위 제어의 세 가지 유형의 시험 제어를 설명합니다. ASTM E8 / E8M의 경우 이러한 유형의 제어를 방법 A, B 및 C라고 합니다. ASTM A370에서 인장 시험 제어는 ASTM A370 표준 내의 다양한 재료 및 응용 분야에 특정한 특정 계산이 추가된 ASTM E8/E8M의 방법을 참조합니다. 제조업체는 일반적으로 시험 전체 기간 동안 크로스헤드 변위를 사용하여 시험을 실행하거나, 탄성 계수 계산을 통해 응력 속도 제어에 의존한 다음 시험의 나머지 부분에 대해 크로스헤드 변위 제어로 전환합니다. 아래 비디오에서는 변형률 속도 제어 방법에 대해 더 자세히 설명합니다.
그립 및 신율계
부속서 1 - 바(Bar)
이 부속서는 평면, 원형, 정사각형, 육각형 및 팔각형 시편 형상에 대한 열간 압연 및 냉간 가공 바 재료의 시편 치수 및 신율계 표점 거리 요구 사항을 다룹니다. 바 재료를 시험할 때는 일반적으로 비례형 웨지 그립이 권장됩니다. 그러나 매우 높은 인장 강도로 인해 일부 바 재료(특히 스프링 제조에 사용되는 유형)는 인장 시험 중 미끄러짐이 발생할 때 표준 웨지 그립의 조 페이스(jaw face)에 심각한 손상을 줄 수 있습니다. 이러한 경우에는 시험 중 및 시편 파단 시 재료를 더 안전하게 고정하기 위해 사이드 액션 비비례형 그립을 권장합니다.
모든 열간 압연 바 시편은 전체 단면이며 가공되지 않았으므로 변형 측정을 위해 8인치 표점 거리 장치가 필요합니다. 신율계에 적합한 옵션은 표점 거리 조절이 가능한 인스트론 AUTOX750 또는 인스트론의 E-시리즈 W-6280-8 및 W-6280-200과 같이 전용 8인치 표점 거리를 가진 수동 클립온 장치입니다. 열간 압연 재료는 불행히도 인스트론의 AVE3와 같은 비접촉식 신율계를 사용하여 시험할 수 없습니다. 시험 중 발생하는 플레이크 파편으로 인해 표점 표시가 시편에서 떨어지거나 장치가 표점 표시를 놓칠 수 있기 때문입니다.
냉간 가공 재료 시편은 가공에 의해 단면이 감소하므로 AUTOX750, AVE2 또는 수동 클립온 장치와 같은 적절한 2인치 표점 거리 신율계를 사용합니다. 클래스 B2 신율계는 0.2% 오프셋 항복에 적합하지만, 더 낮은 백분율의 항복 계산이 필요한 경우 B1 클래스 장치가 권장됩니다.
부속서 1은 또한 열간 압연 및 냉간 가공 바 모두에 대한 굽힘 시험 요구 사항을 다룹니다. 재료 치수가 허용되는 경우 전체 단면 재료에 대해 시험을 실행하며, 부속서는 필요한 경우 가공된 시편의 치수를 지정합니다. 굽힘 시험은 표면 균열에 대해 재료를 육안으로 검사할 목적으로 수행되며 인스트론의 W-6810 및 W-6812 굽힘 시험 고정 장치가 필요합니다.
부속서 2 - 파이프 및 튜브
전체 단면 파이프 또는 파이프나 튜브에서 절단된 도그본(dogbone) 시편과 같은 관형 제품을 시험할 때 비례형 웨지 그립은 적절하고 경제적인 솔루션입니다. 도그본 시편의 끝단 평탄화를 원하지 않는 경우 곡면 조 세트를 사용하는 것이 권장됩니다. 이는 미끄러짐을 제거하고 시험 시작 시 변형 정확도를 높이기 때문에 벽이 두껍고 인장 강도가 높은 시편을 시험하는 데 특히 유용합니다.
파이프 및 튜브에 대한 변형 측정 솔루션은 AUTOX750과 같은 자동 접촉식 신율계 또는 인스트론의 W-6280 시리즈와 같은 수동 클립온 장치가 될 수 있습니다. 전체 단면 관형 제품을 시험하기 위해 AUTOX750은 2인치의 표점 거리로 최대 100mm의 시편 직경을 수용할 수 있습니다. 클래스 B2 신율계는 0.2% 오프셋 항복에 적합하지만, 더 낮은 백분율의 항복 계산이 필요한 경우 B1 클래스 장치가 권장됩니다.
부속서 2는 또한 평탄화, 역평탄화, 압착, 플랜지, 플레어링, 굽힘 및 횡방향 유도 굽힘 시험을 포함하여 특정 관형 제품의 연성을 증명하기 위한 여러 압축 시험을 설명합니다. 기본 압축 앤빌 및 다이는 인스트론이 W-6810 고정 장치를 제공하는 유도 굽힘 시험을 제외하고 이러한 시험 중 많은 부분을 쉽게 충족할 수 있습니다.
부속서 3 - 패스너
패스너 시험에는 패스너의 머리를 지지하고 시편의 나사 부분에 인장 응력을 집중시키는 특수 그립 액세서리가 필요합니다. 이들은 각 특정 크기의 패스너에 맞게 다양한 직경, 각도, 나사산 및 피치의 볼트 홀더와 와셔로 구성됩니다. 패스너가 너무 커서 주어진 시험 시스템에서 시험할 수 없는 경우, 시험을 위해 표준 2인치 표점 거리를 가진 전통적인 .505인치 시편을 가공하는 것이 허용됩니다. 축 방향 시험 외에도 두 가지 유형의 전단 시험(이중 및 단일)도 중요하며 ASTM F-606 및 MIL-STD 1312에 의해 요구되며, 너트 증명 맨드릴을 사용한 너트의 보증 하중 시험도 필요합니다.
패스너를 시험할 때 신율계는 일반적으로 필요하지 않지만, 재료가 변형을 나타내는지 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 적절한 선택은 인스트론의 W-E439입니다.
부속서 4 - 원형 와이어
부속서 4는 주로 원형 와이어 제품을 위한 두 가지 그립 유형인 보조 웨지 그립과 캠 유형 스너빙(snubbing) 그립에 초점을 맞춥니다. 이 두 솔루션 모두 본질적으로 가공성이 있는 저용량 와이어를 시험하는 데 적합한 것으로 간주됩니다. 전체 단면 원형 와이어 시편 시험을 위한 표점 거리는 10인치입니다. 조(jaw) 부근에서의 파단은 이러한 유형의 시편을 시험할 때 흔히 발생하는 문제일 수 있는데, 시편 파단이 그립 근처에서 발생하면 시험 결과를 보고할 수 있는 것으로 간주하지 않기 때문입니다. 이 때문에 그립 정렬이 중요합니다. 변형 측정이 필요한 경우 10인치 표점 거리 클립온 장치가 적절하며, AUTOX750과 같은 자동 솔루션도 적합합니다.
| ASTM A370 원형 와이어 고정 장치 | |
|---|---|
| 2714-107 타이어 코드 그립 | |
부속서 A5 - 샤르피 충격
총 흡수 에너지에 대한 샤르피 충격 시험은 A370의 일반 섹션과 부속서 A5 모두에서 자세히 논의됩니다. 이는 표준 내에서 설명된 대부분의 강철 생산에서 요구되는 시험입니다. 시편 치수가 잘 정의되어 있으며 다양한 파손 유형의 그림 예시가 포함되어 있습니다. 더 자세한 내용은 ASTM A370에서 샤르피 충격 표준인 ASTM E-23을 참조하십시오. 인스트론은 Bluehill Impact 소프트웨어가 포함된 MPX 시스템과 같이 300줄에서 900줄까지 적합한 솔루션을 제공합니다.
이전 부속서
ASTM A370의 최신 업데이트에서 부속서 A7(다중 와이어 스트랜드) 및 부속서 A9(강철 보강 바)는 각각의 제품 표준인 ASTM A1061/A1061M 및 ASTM A615로 이동되었습니다. 과거 버전의 ASTM A370에 오랫동안 포함되었기 때문에 이 가이드에서도 해당 응용 분야를 계속 다룰 것입니다.
7와이어 스트랜드는 일반적으로 프리스트레스 콘크리트 생산에 사용됩니다. 적절한 장비 없이 스트랜드 와이어를 시험하는 것은 어려우며, 비례형 웨지 그립도 허용되지만 일관성과 결과 모두를 위해 비비례형 사이드 액션 그립이 훨씬 더 나은 선택입니다. ASTM A1061/A1061M 표준에 따라 시편 길이는 48인치이며 길이 변화의 적절한 측정을 위해 24인치 표점 거리 변형 장치가 필요합니다.
보강 바 또는 "철근"은 시편에 감소된 단면이 포함되지 않는 또 다른 재료이므로 8인치/200mm 표점 거리 신율계가 필요합니다. 이 시험에는 비례형 웨지 그립이 적합합니다. 북미에서 크기 규정은 #8 철근이 공칭 1인치 또는 8/8인치인 것을 기준으로 합니다. 최근 몇 년 동안 제품 표준에 포함된 가장 큰 직경의 재료는 100ksi의 인장 강도를 포함하는 #20 나사 바입니다. 가장 큰 제품의 시험은 720,000lbs의 피크 시험 하중을 생성합니다. AC133 표준에 따른 추가 시험은 이중 사이드 액션 또는 단일 사이드 액션 비비례형 그립을 사용하여 제로 관통 순환 방식으로 실행되는 철근 커플링 시험입니다.
계산 및 결과
ASTM A370 시험에 필요한 모든 계산은 이미 Bluehill Universal에 사전 구성되어 있습니다. 처음부터 시작하여 자신만의 방법을 구축하려는 사용자를 위해 수동으로 입력된 계산도 ASTM A370에 따라 시험하도록 쉽게 구성할 수 있습니다. 금속 방법 패키지는 또한 ASTM E8 / E8M, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, ISO 6892-1, EN10002, ISO 10113 및 ISO 1027과 같은 모든 표준에 대해 사전 구축된 방법을 제공합니다.
고용량 만능 시험기 브로셔
Instron의 고용량 시스템에는 인장 및 압축 적용 분야를 위한 전자기계 및 고용량 유압 시험기가 포함됩니다. 용량 범위 100kN ~ 2000kN.
6800 시리즈 프리미어 시험기 브로셔
Instron 6800 시리즈 만능 시험기는 최고의 정확도와 신뢰성을 제공합니다. 6800 시리즈는 완전히 새로운 Smart-Close Air Kit 및 Collision Mitigation 기능이 있는 특허 출원 중인 Operator Protect 시스템 아키텍처를 기반으로 하며, 그 어느 때보다 간편하고 스마트하며 안전한 소재 시험을 가능하게 합니다.
유압 사이드 액션 그립(DuraSync)
Instron 유압 사이드 액션 그립은 고용량 시험을 위해 설계되어 있으며, 인장 하중과 관계없이 시편에서 시험 방향에 대해 수직으로 작용하는 잠금력을 일정하게 유지합니다.
2743-401 유압 웨지 그립
Instron의 100kN 유압 웨지 그립은 고용량 시험, 그리고 그립 성능, 유용성 및 운용자 안전을 향상시키는 혁신적인 솔루션을 제공합니다.
Industrial Series DX Models
Designed for high-capacity tensile, compression, bend/flex, and shear testing, DX Series testing systems feature a dual test space and single footprint. Understanding the critical importance of operator safety, these frames incorporate high-quality materials, components, and craftsmanship and are ideal for testing metals, wire rod, fasteners, concrete, and wood.
Motorized Impact Testing System (MPX)
The Instron® MPX Series of motorized pendulum impact testers are preferred for metals impact testing to Charpy and Izod standards.
