ASTM A370：鋼製品の機械的試験
金属の引張試験
ASTM A370は、金属の引張強さを測定するための、最も広く認識され、包括的な規格の1つです。建設や自動車製造など、安全性が材料の品質に依存する多くの業界で使用されています。引張試験に加えて、この規格は金属のシャルピー衝撃、曲げ、およびブリネルとロックウェル硬さ試験についても概説しており、これらは規格ASTM E-23、ASTM E190、ASTM E10、およびASTM E18でさらに詳しく説明されています。
本ガイドは、ASTM A370 引張試験の基本要素を紹介し、必要な試験装置、ソフトウェア、および試験片の概要を提供することを目的としています。本ガイドは、完全な規格を読み、それに従うことの適切な代わりとなるものではありません。
ASTM A370とASTM E8の違い
ASTM A370は、別の主要な金属試験規格であるASTM E8と同じ試験装置および試験方法を共有しています。A370がE8と異なる点は、いくつかの異なる製品タイプに特有の鋼の試験片特性をさらに定義していることです。これらの製品は、棒、管、締結具、および丸線の試験について論じており、いくつかの手順の明確化とともにASTM A370の附属書に含まれています。附属書セクションは規格の一般セクションを補足するものであるものの、矛盾が生じた場合には製品規格が優先されることが多いことに注意することが重要です。
何を測定するのか？
材料試験システム
ASTM A370試験は非常に多種多様な鋼製品および試験片形状で実施されるため、システムの荷重要件は大きく異なる可能性があります。インストロンのIndustrialシリーズは、加工されたステンレス鋼の丸棒（300kN）から厚肉の管状製品（2000kN）まで、試験に適した試験フレームを提供しています。Industrialシリーズの負荷フレームには、高剛性のボールねじとコラム、ひずみゲージによる荷重測定、および耐久性のためのバックラッシュ除去機能が含まれています。これらの機能は、より正確な結果を生成し、試験中に蓄えられたエネルギーを最小限に抑えることで、パフォーマンスの向上に寄与します。これは、ばね用鋼線や大径締結具などの高強度材料を試験する際に特に顕著です。
試験方法
最も一般的な金属試験規格と同様に、ASTM A370では、応力速度制御、ひずみ速度制御、およびクロスヘッド変位制御の3種類の試験制御について説明しています。ASTM E8 / E8Mでは、これらの制御タイプは方法A、B、およびCと呼ばれます。ASTM A370では、引張試験制御はASTM E8/E8Mの方法を参照しており、ASTM A370規格内のさまざまな材料および用途に固有の特定の計算が追加されています。製造業者は一般に、試験の全期間にわたってクロスヘッド変位を使用して試験を実行するか、弾性係数の計算を通じて応力速度制御に依存し、その後、試験の残りの期間はクロスヘッド変位制御に切り替えます。以下のビデオでは、ひずみ速度制御方法について詳しく説明しています。
グリップと伸び計
附属書1 - 棒
この附属書では、平形、丸形、角形、六角形、および八角形の試験片形状について、熱間圧延および冷間仕上げ棒材の試験片寸法と伸び計標点距離の要件をカバーしています。棒材を試験する場合、一般的にはプロポーショナルウェッジグリップが推奨されます。しかし、非常に高い引張強さのため、一部の棒材（特にばねの製造に使用されるタイプ）は、引張試験中に滑りが発生すると、標準的なウェッジグリップのジョーフェイスに深刻な損傷を与える可能性があります。このような場合には、試験中および試験片の破断時に材料をより確実に保持するために、サイド・アクション式のノンプロポーショナルグリップを推奨します。
熱間圧延棒材の試験片はすべて、全断面で未加工であるため、ひずみ測定用に8インチの標点距離計が必要です。伸び計の適切なオプションは、標点距離を調整できるインストロンのAUTOX750、またはインストロンのEシリーズ W-6280-8やW-6280-200のような専用の8インチ標点距離を持つ手動クリップオンデバイスのいずれかです。熱間圧延材は、残念ながらインストロンのAVE3のような非接触式伸び計を使用して試験することはできません。試験中の剥離片によって、標点マークが試験片から脱落するか、装置が標点マークを見失う原因となるためです。
冷間仕上げ材の試験片は、機械加工によって断面が減少しているため、AUTOX750、AVE2、または手動クリップオンデバイスなどの適切な2インチ標点距離の伸び計を使用します。クラスB2の伸び計は0.2% オフセット耐力に適していますが、より低いパーセンテージの降伏計算が必要な場合は、クラスB1のデバイスが推奨されます。
附属書1は、熱間圧延および冷間仕上げ棒の両方の曲げ試験要件もカバーしています。材料寸法が許す場合は全断面材料で試験が実行され、附属書では必要に応じて機械加工された試験片の寸法を指定しています。曲げ試験は、材料の表面亀裂を視覚的に検査することを目的として実施され、インストロンのW-6810およびW-6812曲げ試験治具が必要です。
附属書2 - パイプおよび管
全断面パイプや、パイプまたは管から切り出されたドッグボーン試験片などの管状製品を試験する場合、プロポーショナルウェッジグリップは適切かつ経済的なソリューションです。ドッグボーン試験片の端部平坦化を望まない場合は、曲面ジョーセットの使用を推奨します。これは、滑りを排除し、試験開始時のひずみ精度を高めるため、厚肉で引張強さが高い試験片の試験に特に役立ちます。
パイプおよび管のひずみ測定ソリューションは、AUTOX750のような自動接触式伸び計、またはインストロンのW-6280シリーズのような手動クリップオンデバイスのいずれかになります。全断面管状製品の試験では、AUTOX750は標点距離2インチで最大試験片直径100 mmまで対応可能です。クラスB2の伸び計は0.2% オフセット耐力に適していますが、より低いパーセンテージの降伏計算が必要な場合は、クラスB1のデバイスが推奨されます。
附属書2では、平坦化、逆平坦化、圧壊、フランジ、フレアリング、曲げ、および横方向ガイド曲げ試験を含む、特定の管状製品の延性を証明するためのいくつかの圧縮試験についても説明しています。基本的な圧縮アンビルとダイでこれらの試験の多くを容易に満たすことができますが、ガイド曲げ試験は例外で、インストロンはW-6810治具を提供しています。
附属書3 - 締結具
締結具の試験には、締結具の頭部を支持し、試験片のねじ部に引張応力を集中させる特殊な把持アクセサリが必要です。これらは、締結具の各特定のサイズに合わせて、さまざまな直径、角度、ねじ山、およびピッチのボルトホルダーとワッシャーで構成されています。締結具が大きすぎて特定の試験システムで試験できない場合は、標準的な2インチの標点距離を持つ従来の0.505インチ試験片を加工して試験することが許可されています。軸方向試験に加えて、2種類のせん断試験（ダブルおよびシングル）も重要であり、ASTM F-606およびMIL-STD 1312によって要求されています。また、ナットプルーフマンドレルを使用したナットの保証荷重試験も含まれます。
締結具を試験する際、伸び計は一般的に必要ありませんが、材料がひずみを示すかどうかを判断するのに役立つ場合があります。適切な選択肢は、インストロンのW-E439です。
附属書4 - 丸線
附属書4は、主に丸線製品用の2つの把持タイプ（セカンダリウェッジグリップとカム式スナビンググリップ）に焦点を当てています。これらのソリューションはいずれも、本質的に可鍛性もある低容量のワイヤーの試験に適していると考えられています。全断面丸線試験片を試験するための標点距離は10インチです。ジョー破断はこのタイプの試験片を試験する際の一般的な課題であり、グリップの近くで試験片の破断が発生した場合、試験結果は報告可能とはみなされません。このため、グリップのアライメントが重要です。ひずみ測定が必要な場合は、10インチ標点距離のクリップオンデバイスが適切であり、AUTOX750のような自動ソリューションも同様です。
| ASTM A370 丸線治具 | |
|---|---|
| 2714-107 タイヤコードグリップ | |
附属書A5 - シャルピー衝撃
全吸収エネルギーのシャルピー衝撃試験については、A370の一般セクションと附属書A5の両方で詳しく説明されています。これは、この規格内で説明されているほとんどの鋼の生産において必須の試験です。試験片の寸法は明確に定義されており、さまざまな破断タイプの図解例が含まれています。詳細については、ASTM A370はシャルピー衝撃規格ASTM E-23を参照しています。インストロンは、Bluehill Impactソフトウェアを備えたMPXシステムなど、300ジュールから900ジュールまでの適切なソリューションを提供しています。
旧附属書
ASTM A370の最新の更新では、附属書A7（マルチワイヤストランド）と附属書A9（鋼鉄製補強棒）が、それぞれの製品規格であるASTM A1061/A1061MおよびASTM A615に移動されました。過去のバージョンのASTM A370に長期間含まれていたため、本ガイドでもそれらの用途について触れます。
7本より線は通常、プレストレストコンクリートの製造に使用されます。適切な装置なしでより線を試験することは困難であり、プロポーショナルウェッジグリップも許容されますが、一貫性と結果の両面で、ノンプロポーショナルなサイド・アクショングリップの方がはるかに優れた選択肢です。ASTM A1061/A1061M規格に従い、試験片の長さは48インチであり、長さの変化を適切に測定するために24インチの標点距離のひずみデバイスが必要です。
補強棒、つまり「鉄筋」も、試験片に縮小断面が含まれない材料であり、そのため8インチ/200mmの標点距離の伸び計が必要です。この試験にはプロポーショナルウェッジグリップが適しています。北米では、サイズ表記の慣習は、#8鉄筋が公称1インチ、つまり8/8インチであることに基づいています。近年、製品規格に含まれる最大径の材料は#20ネジ節鉄筋で、引張強さは100 ksiです。最大製品の試験では、720,000 lbsのピーク試験荷重が発生します。AC133規格に基づく追加試験として、デュアルサイド・アクションまたはシングルサイド・アクションのノンプロポーショナルグリップを使用して、スルーゼロサイクリック方式で実行される鉄筋継手試験があります。
計算と結果
ASTM A370試験で必要なすべての計算は、すでにBluehill Universalに事前設定されています。ゼロから始めて独自の方法を構築したい場合は、手動で入力した計算をASTM A370に合わせて簡単に構成することもできます。金属メソッドパッケージは、ASTM E8 / E8M、ASTM 615、ASTM E646、ASTM E517、ISO 6892-1、EN10002、ISO 10113、およびISO 1027のすべての規格に対して、事前に構築されたメソッドも提供します。
高荷重万能試験機パンフレット
Instronの高荷重システムには、引張および圧縮用途向けの電気機械式試験システムと大容量油圧式試験システムが含まれます。荷重容量は100 kNから2000 kNまで対応します。
6800シリーズ プレミア試験システム カタログ
Instron 6800シリーズ万能材料試験機は、比類のない精度と信頼性を提供します。特許出願中のオペレータ保護システム設計に基づき、新製品のスマートクローズ・エアキットと衝突緩和機能を備えた6800シリーズをご使用いただくと、材料試験をかつてないほどシンプルに、スマートに、そして安全に行うことができます。
油圧式サイドアクショングリップ（DuraSync）
Instronの油圧式サイドアクショングリップは、高容量試験向けに設計されており、試験方向に対して垂直に作用し、引張荷重に依存しない一定のクランプ力を試験片に維持します。
±100 kN 油圧式万能くさび型グリップ
インストロンの100 kN油圧式くさび型グリップ（カタログ番号：2743-401）は、高容量試験向けの革新的なソリューションを提供し、把持性能、使いやすさ、ならびに作業者の安全性を向上させます。
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.
電動振子式衝撃試験システム ＭＰＸシリーズ
インストロンの電動振子式衝撃試験システム、MPXは金属試験片のシャルピーおよびアイゾット試験規格に最適なシステムです。MPXは300～900ジュールの荷重容量をラインナップしており、効率的で操作が簡単なため、試験の大量処理に適しています。