ASTM E9 Métodos de prueba estándar de Prueba de Compresión de Materiales Metálicos a Temperatura Ambiente 1. Alcance 1.1 Estos métodos de ensayo cubren el aparato, muestras y procedimiento para el ensayo de compresión axial de carga de los materiales metálicos a temperatura ambiente (nota 1). Para conocer los requisitos adicionales pertenecientes a carburos cementados, véase el nexo 1. !"# !"# 1$Para los ensayos de compresión a temperaturas elevadas, véase práctica E %&'.
1.% os valores indicados en unidades pulgada$libra deben ser considerados como el estándar. os valores equivalentes métricas citada en la estándar podra ser aproximada. 1.* Esta norma no pretende tratar todos las preocupaciones de seguridad, si los +ay, asociados con su uso. Es la responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.
2. Documentos de reerencia %.1 !ormas #- / 00 -étodos de prueba para la prueba de tensión luminio 2or3ado y 2undido y productos de aleación de magnesio E 4 Prácticas para la veri5cación de la 6uer7a de máquinas de prueba E 8 #erminologa relacionada con los métodos de Ensayos -ecánicos E 9* Práctica para la veri5cación y clasi5cación de extensómetro E 111 -étodo de prueba para módulo de :oung, :oung, módulo tangente y el -ódulo de acordes E 11 Especi5cación para atmós2eras normales para el acondicionamiento y las pruebas materiales ;exibles /arrera E 1 Práctica para el
!. Terminolo"#a *.1 >e5niciones as de5niciones de los términos relacionados relacionados con las pruebas
de compresión y temperatura ambiente en #erminologa E 8 y Especi5cación E 11, respectivamente, se aplicarán a estos métodos de prueba. *.% >e5niciones de #érminos Espec5cos a esta norma *.%.1$pandeo demás de 2allo de compresión por trituración del material, la insu5ciencia de compresión puede ocurrir por (1) inestabilidad elástica sobre la longitud de una muestra debido a la columna no axial de carga, (%) la inestabilidad elástica sobre la longitud de un espécimen de columna, (*) una inestabilidad local, bien elástica o inelástica, sobre una peque?a porción de la longitud calibrada, o una (4) torsión o el 2racaso de torsión en el que las secciones transversales girar sobre uno al otro alrededor del e3e longitudinal espécimen. Estos tipos de 2racasos son todos denomina pandeo. *.%.% columna$un miembro de compresión que está cargado axialmente y que puede 2allar por pandeo. *.%.* radio de giro$de la ra7 cuadrada de la relación del momento de inercia de la sección transversal sobre el e3e centroidal al área de la sección transversal ρ
( )
=
I A
1 2
donde ρ @ radio de giro, A @ momento de inercia de la sección transversal sobre el e3e centroidal (para muestras sin soporte lateral, el menor valor de A es el valor crtico), y @ área de sección transversal.
*.%.4 Estrés crtico B a tensión uni2orme axial que provoca que una columna este a punto de pandeo. a carga crtica se calcula multiplicando la tensión crtica de la sección transversal área. *.%.0 Ecuaciones de pandeo B i la tensión de pandeo es in2erior o igual que el lmite de proporcionalidad del material de su valor puede calcular utili7ando la ecuación de Euler 2
S cr Cπ =
E
() L ρ
2
i el es2uer7o de pandeo es mayor que el lmite proporcional del material de su valor puede ser calculado a partir de la modi5cación Ecuación de Euler
2
S cr Cπ =
Et
() L ρ
2
donde cr @ es2uer7o crtico de pandeo, E @ módulo de :oung, Et @ -ódulo tangente en el es2uer7o de pandeo, @ longitud de la columna, y C @ coe5ciente de 53e7a 5nal. -étodos de cálculo de la tensión crtica u sando la ecuación * están En la De2. (1). *.%.8 Coe5ciente de 53e7a 5nal B ay ciertas muestras ideales de condiciones de 53e7a 5nal para las cuales la teora de5nirá el valor de la constante C (véase la 5g. 1). Estos valores son *.%. encubado B de2ormación restringida de las regiones extremas de un espécimen de prueba ba3o carga de compresión debido a la 2ricción en las secciones de muestras 5nales y la resultante transversal no uni2orme de2ormación como se muestra esquemáticamente y en la 2otogra2a en a 5gura. %. An2ormación adicional teórico y experimental sobre encubado como se ilustra en la 5gura. % se dan en la De2. (%).
$. %esumen de los Métodos de Ensa&o 4.1 El espécimen se somete a un aumento de la carga axial de compresiónF tanto de la carga y la tensión se puede controlar ya sea continua o en intervalos 5nitos, y las propiedades mecánicas en compresión determinada. '. Si"ni(cado & )so 0.1 Amportancia B os datos obtenidos a partir de una prueba de compresión puede incluir la resistencia a la ;uencia, el lmite de elasticidad, módulo de :oung, la curva de es2uer7o$de2ormación, y la resistencia a la compresión (ver #erminologa E 8). En el caso de un material que no 2alle en la compresión por una 2ractura o rotura, resistencia a la compresión es un valor que depende de la de2ormación total y de la geometra de la muestra. 0,%
complicado por estricción como es el ensayo de tracción para ciertos materiales metálicos, pandeo y encubado (véase la sección *) se pueden complicar los resultados y debe reducirse al mnimo.
*. Aparato 8.1 -áquinas de ensayo B as máquinas utili7adas para las pruebas de compresión deberán a3ustarse a los requisitos de Prácticas de E 4. Para máquinas universales con un espacio comGn de prueba, la calibración deberá llevarse a cabo en compresión. 8.1.1 as super5cies de apoyo de los cabe7ales de la máquina de pruebas deberán estar paralelas en todo momento con &,&&&% pulg.Hpulg. (mHm) a menos que un dispositivo de alineación del tipo descrito en 8,* se utili7ado. 8.% /loques de co3inetes 8.%.1 os dos extremos de la pie7a de compresión deberán soportarse en bloques con super5cies planas y paralelas a &,&&&% pulg.Hpulg. (mHm). a 2alta de paralelismo inicial se puede superar mediante el u so de bloques de apoyo regulables (!ota *). os bloques se +arán de, o 2rente a, material duro. as prácticas de laboratorio actuales sugieren el uso de carburo de tungsteno y acero al probar bloques de acero templado (00 DC o más) y en las pruebas de materiales no 2errosos tales como aluminio, cobre, etc a muestra debe ser cuidadosamente centrada con respecto a los cabe7ales de la máquina de pruebas o el supresor si se utili7a (ver 8.*, >ispositivo de lineación H upresor). 8.%.% as caras de apoyo de los bloques de soporte a3ustable que se pongan en contacto con la muestra se +arán paralelas antes de la carga sea aplicada a la probeta.
8.* lineación >ispositivo H upresor 8.*.1 Por lo general es necesario utili7ar un dispositivo de alineación, a menos que la máquina de ensayo +aya sido dise?ada espec5camente para la alineación axial. El dise?o del dispositivo o supresor es en gran parte dependiente del tama?o y la 2uer7a de la probeta. >ebe ser dise?ado de modo que el espolón (u otras partes móviles) no inter5era o incline el dispositivo o el
bastidor de la máquina, como resultado de carga. os bloques de apoyo del dispositivo deberán tener los mismos requisitos para el paralelismo y planitud con lo indicado en 8.%.1. 8.*.% os requisitos principales de todos los dispositivos de alineación son que la carga sea aplicada axialmente, de manera uni2orme, y con insigni5cante I>esli7amiento$PegadoI 2ricción.
8.0 -edidas de de2ormación 8.0.1 os dispositivos mecánicos o electromecánicos usados para medir la tensión deberán cumplir con los requisitos para la clase correspondiente que se describe en la norma #- E 9*. El dispositivo debe ser veri5cado en compresión. 8.0.% /andas eléctricas$resistentes a la de2ormación (u otros dispositivos de un solo uso) pueden utili7arse siempre que el sistema de medición +aya sido veri5cado y se +aya encontrado que es exacta en la medida especi5cada en la
Práctica E 9*. as caractersticas de la cepa de resistencia eléctrica se +an determinado a partir de los métodos de prueba E %01. 8.8 Cali5cación de la prueba el aparato completo de prueba a compresión, que consiste en la máquina de prueba y en su caso, uno o más de los siguientesF el dispositivo de alineación, la plantilla y el sistema de medición de ten sión, se cali5cará de la siguiente manera 8.8.1 Deali7ar pruebas para establecer el módulo elástico o cinco réplicas de especmenes de %&%4$#* lámina de aleación de aluminio o %&%4$#4 barra de aluminio de aleación de acuerdo con la norma #- E 111. Estas cali5caciones se pueden mecani7ar de +o3a o barra en la ubicación especi5cada en -étodos de Prueba / 00. El espesor de la lámina o el diámetro de la barra pueden estar mecani7ados para el espesor deseado o diámetro. Es esencial que el extensómetro esté completamente asentado en las muestras cuando esta prueba se lleva a cabo. Cuando las cali5caciones de las muestras proporcione un valor de módulo de 1&.J1&8 psi (*.9 =Pa) K 0L, el aparato cali5ca. 8.8.% El procedimiento de cali5cación se llevará a cabo usando la muestra rectangular más delgada o redonda de diámetro más peque?o para ser probada en el aparato.
+. ,os espec#menes de prueba .1 os especmenes en 2orma cilndrica sólida B e recomienda que, cuando sea posible, las muestras de ensayo de compresión de estar en 2orma de cilindros circulares sólidos. #res 2ormas de especmenes sólidos cilndricos de ensayo de materiales metálicos son reconocidos, y designado como corto, largo medio, y largo (!ota 4). as dimensiones sugeridas para muestras sólidas pruebas de compresión para uso general se dan en la #abla %. .% Especmenes rectangulares o tipo +o3a B os especmenes de ens ayo deberán ser planos, pre2eriblemente de todo el espesor del material. Cuando el apoyo lateral sea necesario, el anc+o y la longitud dependen de las dimensiones de la plantilla utili7ada para apoyar el espécimen. a longitud debe ser su5ciente para permitir que el espécimen acorte la cantidad necesaria para de5nir el lmite de elasticidad, o lmite de ;uencia, pero no lo su5cientemente largo para permitir el pandeo en la porción no s oportada. -edidas de probeta y los di2erentes tipos de plantillas se dan en la #abla 1. .* Preparación de las muestras B las super5cies laterales en el medidor longitud no deberán variar en diámetro, anc+ura o espesor por más del 1L o &,&&% pulgadas (&,&0 mm), lo que sea menor. (i una sección reducida se utili7a, este requisito sólo se aplica a la super5cie de la sección reducida.) demás, la lnea central de todas las super5cies laterales de las probetas debe ser coaxial dentro de &,&1 pulg (&,%0 mm).
.*.1 cabado de super5cie B as super5cies mecani7adas de los especmenes deberán tener un acabado super5cial de 8* Min. (1,8 m) o me3or. uper5cies mecani7adas laterales para los cuales soporte lateral debe estar aplicado tendrán un acabado de por lo menos a 4& micro pulgadas (1,& m) como media aritmética.
.*.% planitud y el paralelismo B os extremos de un espécimen deberán ser planos y paralelos en &,&&&0 pulg. H pulg. (mm H mm) y perpendiculares a las super5cies laterales dentro de *9 de arco. En la mayora de casos este requisito requiere el mecani7ado o esmerilado de los extremos de la probeta.
.*.* os bordes de los especmenes rectangularesB
.4 ongitud de ubicación de la galga B os extremos de la longitud de la galga no deberán estar más cerca de los extremos de la muestra o los extremos de la sección reducida de la mitad de la anc+ura o diámetro del espécimen.
-. procedimiento 9.1 -edición de muestras B -ida el anc+o y espesor, o el diámetro de la muestra con un micrómetro a lo largo la sección. >imensiones de la probeta mayor que &,1& pulg (%,0 mm) se medirá con una precisión de &,&&1 pulgadas (&,&% mm), y los menores de &,1& pulg (%,0 mm) deben ser determinado con precisión de 1L de la dimensión de se mide. Calcular el promedio de área de sección transversal de la sección de calibre de la muestra. 9.% impie7a B impie los extremos de la pie7a y los bloques de rodamientos con acetona u otro disolvente adecuado para eliminar todos los restos de grasa y aceite.
9.* lubricación de co3inete B a 2ricción su per5cial puede a2ectar los resultados de la prueba (ver sección 0.% y % de la 5g.). a 2ricción se +a reducido con éxito por la lubricación de las super5cies de apoyo con #6E +o3a de ;uorocarbono, disul2uro de molibdeno, y otros materiales resumidos en la De2erencia (*).
9.4 Anstalación del Espécimen B Colocar la muestra en el accesorio de prueba y alinee cuidadosamente la muestra al dispositivo para garanti7ar la carga concéntrica. demás, veri5que que las super5cies de carga de la muestra se acoplen con las super5cies respectivas del accesorio. i el aparato tiene soportes laterales, los lados de muestras deben comunicarse con el mecanismo de apoyo de 53ación de presión recomendada por el 2abricante del accesorio, o como el determinado durante los ensayos de aparatos de veri5cación. i los tornillos se utili7an para a3ustar la presión del lado de apoyo, se recomienda que una llave de torque sea utili7ada para asegurar una presión constante.
9.4.1 ccesorio #ransductor B i es necesario, ad3untar el extensómetro u otros transductores, o ambos, a la galga de la sección del espécimen. a longitud del calibre debe ser de al menos un medio o pre2eriblemente un diámetro de distancia de los extremos de la muestra (ver ,4).
9.0 Dango de elección Carga$de2ormación B 3uste el rango de carga de la máquina de ensayo de manera que la carga máxima esperada sea de al menos un tercio del rango seleccionado. eleccione la escala de de2ormación o de;exión de modo que la parte elástica de la carga versus es2uer7o o de carga versus desviación ploteada en el registro autógra2o, se encuentre entre *& N y 8& N con respecto al e3e de carga. 9.8 -edidas del Es2uer7o B os dispositivos utili7ados para medir el es2uer7o deberán cumplir con los requisitos para la aplicación de la clase de extensómetro que se describe en la norma #- E 9*. Calibradores de tensión eléctricos, si se utili7an, tienen caractersticas de rendimiento establecido por el 2abricante de acuerdo con la Prueba -étodos E %01.
9. Prueba de velocidadB para máquinas de ensayo equipados con marcadores de velocidad de de2ormación, con5gure el equipo para tensar la muestra a una tasa de &,&&0 pulg. H pulg. O min (m H m O min). Para la máquina con control de carga o con el control de velocidad de la cruceta, estable7ca la velocidad con la que la muestra se prueba a una tasa equivalente a &,&&0 pulg. H pulg. min (m H m O min) velocidad de es2uer7o en la parte elástica.
9..1 Para las máquinas sin equipo de control de es2uer7o o sistemas automáticos de control de retroalimentación, mantener una velocidad de corte constante de la cabe7a para obtener el promedio deseado de tensión de la tasa de comien7o de la carga +asta el punto 5nal de la prueba. El promedio de la
ra7ón de es2uer7o se puede determinar a partir de un intervalo de tiempo$ marcado el registro carga$de2ormación, un grá5co tiempo$de2ormación, o desde el momento del comien7o de la carga +asta el punto 5nal de la prueba como se determina a partir de un tiempo de medición de dispositivo (por e3emplo, un cronómetro). >ebe ser reconocido que el uso de máquinas con velocidad constante de movimiento de la cruceta no garanti7a la velocidad de de2ormación constante a lo largo de una prueba.
9..% #ambién +ay que se?alar que la cruceta de 2uncionamiento de libre velocidad puede di2erir de la velocidad ba3o carga para la mismo con5guración de la máquina, y que los especmenes de di2erentes rigideces también puede dar lugar a di2erentes velocidades, dependiendo de la máquina de prueba y accesorios. Cualquiera que sea el método, la muestra debe probarse a una velocidad uni2orme sin retrocesos o cambios repentinos. a velocidad de prueba también debe ser tal que la tasa de carga cambie en la muestra que se prueba, estará dentro de la respuesta dinámica de los sistemas de medición. Esto es de particular importancia cuando se prueban muestras cortas de alto módulo.
9.9 Prueba de Conducta B >espués de que la muestra se +a instalado y alineado, y el transductor de medición de de2ormación o de;exión de medición instalado, activar el dispositivo o dispositivos de grabación e iniciar la prueba a la velocidad prescrita. ContinGe la prueba a una velocidad uni2orme +asta que la prueba se +a completado como se indica a continuación. 9.9.1 -ateriales >Gctiles B Para materiales dGctiles, el rendimiento de resistencia o lmite de elasticidad, y a veces la 2uer7a de tensión mayor que la de2ormación de ;uencia, se puede determinar. a conducta de la prueba para determinar ya sea el inicio de la obtención o la resistencia a la compresión o ambos es el mismo. os materiales sin 2orma de rodilla en el diagrama tensión$de2ormación, será necesario que el es2uer7o o desviación en el rendimiento que se estimó inicialmente, y el espécimen su5cientemente probado más allá de la estimación inicial para asegurarse que el lmite elástico se puede determinar después de la prueba (ver '.*). Para materiales, que muestran una 2orma de rodilla en la curva tensión$de2ormación o un punto distintivo de ;uencia, la prueba puede ser terminada, ya sea después de la 2orma de rodilla o después de la cada de la carga que se observa.
