1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Уральский электродный институт" (ОАО "Уралэлектродин") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 109 "Электродная продукция"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 июня 2015 г. N 577-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12986-2:2009 "Материалы углеродные для производства алюминия. Обожженные аноды и катодные блоки. Часть 2. Определение предела прочности на изгиб четырехточечным методом" (ISO 12986-2:2009 "Carbonaceous materials used in the production of aluminium - Prebaked anodes and cathode blocks - Part 2: Determination of flexural strength by the four-point method", IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ISO/TC 226 "Материалы для производства первичного алюминия".

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.

Настоящий стандарт устанавливает четырехточечный метод определения предела прочности на изгиб при комнатной температуре обожженных анодов и катодных блоков.

Примечание - ИСО 12986 основывается на стандарте [4].

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

ISO 4288, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Rules and procedures for the assessment of surface texture (Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Определение и параметры структуры)

ISO 7500-1, Metallic materials - Verification of static uniaxial testing machines - Part 1: Tension/compression testing machines - Verification and calibration of the force-measuring system (Материалы металлические. Верификация машин для статических испытаний в условиях одноосного нагружения. Часть 1. Машины для испытания на растяжение/сжатие. Верификация и калибровка силоизмерительных систем)

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 предел прочности на изгиб (flexural strength): Максимальное напряжение в момент разрушения при испытании образца.

Примечания

1 Адаптировано со стандартом [1]. Определение как в стандарте [1], добавлено обозначение.

2 Предел прочности на изгиб рассчитывают как отношение изгибающего момента при разрушении образца в условиях четырехточечного метода к моменту сопротивления сечения по формуле

где M_b - изгибающий момент при разрушении, Н/мм;

Z - момент сопротивления сечения, мм³.

3 Предел прочности на изгиб выражают в ньютонах на квадратный миллиметр.

4 Как правило, максимальная нагрузка отображается на шкале испытательной машины и совпадает с нагрузкой при разрушении, если они отличаются, термин относится к максимальной нагрузке.

3.2 изгибающий момент M_b (bending moment): Момент внешней силы, перпендикулярной к продольной оси балки или вала (стандарт [3]).

Примечание - M_b - максимальный момент при разрушении, вычисляют, исходя из геометрии исследуемого образца и максимальной нагрузки. Как правило, максимальная нагрузка отображается на шкале испытательной машины и совпадает с нагрузкой при разрушении, если они отличаются, термин относится к максимальной нагрузке.

3.3 момент сопротивления сечения, Z (section modulus): Отношение момента инерции относительно оси к расстоянию от нее до наиболее удаленной точки сечения.

Примечания

1 Момент сопротивления сечения может быть вычислен по формуле

где I_a - момент инерции сечения;

r_Q,max - максимальное радиальное расстояние от оси Q, относительно которой I_a определяется.

2 Адаптировано со стандартом [3].

3 Расчеты момента сопротивления сечения для наиболее распространенных сечений приведены на рисунке 2.

Образец помещают на две опоры и нагружают до его разрушения. Нагрузка равномерно распределяется на две нагружающие опоры.

Предел прочности на изгиб рассчитывают по нагрузке при разрушении, расстоянию между опорами и точками приложения нагрузки и размерами поперечного сечения образца.

5.1 Испытательное оборудование для определения предела прочности на сжатие, удовлетворяющее требованиям класса 2 по ИСО 7500-1.

5.2 Устройство для испытания на изгиб, схема которого приведена на рисунке 1.

Устройство обеспечивает симметричную нагрузку по длине в течение всего испытания за счет соответствующей саморегулировки.

Радиусы закругления поверхности опор должны быть в диапазоне от 2 до 5 мм.

Расстояния между опорами регулируются для настройки устройства при испытаниях образцов различной геометрии.

Штангенциркули с нониусом, обеспечивающие измерение линейных размеров испытуемого образца с точностью до 0,5% абс. (см. стандарт [2]).

5.4 Измерительный прибор для измерения шероховатости поверхности испытуемых образцов.

Пользователи данного стандарта согласовывают Программу выборочного контроля и отбора образцов. Испытывают пять просушенных образцов, если не оговорено другое.

Все образцы испытывают на воздухе, если не оговорено другое.

Шероховатость поверхности боковых граней образцов, измеренная в соответствии с ИСО 4288, должна быть не более 15 мкм по высоте R_a. Углубления поверхностных пор не учитываются.

где Z - момент сопротивления сечения, в кубических миллиметрах;

h - высота прямоугольного поперечного сечения, в миллиметрах;

b - ширина прямоугольного поперечного сечения, в миллиметрах;

D - наружный диаметр круглого сечения, в миллиметрах;

d - внутренний диаметр кольцевого сечения, в миллиметрах.

Изготавливают для испытаний цилиндрические или призматические образцы. Наименьший размер образца должен не менее чем в два раза превышать диаметр самой крупной структурной составляющей (например, максимального размера структурных частиц в материале для испытаний), но должен быть не менее 4 мм. Длина образцов должна быть не менее чем в 3,5 раза больше их ширины или диаметра.

7.1 Все испытания выполняют при комнатной температуре, т.е. в диапазоне от 10 °C до 35 °C.

7.2 Выбирают и регулируют диапазон измерения испытательного оборудования так, чтобы ожидаемая нагрузка - усилие при разрушении, составляла 1/10 от диапазона измерений.

Помещают образец на середину опор так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна опорам.

Расстояние между нижними опорами должно быть в три раза больше ширины или диаметра образца. Расстояние между нагружающими опорами должно быть равно ширине или диаметру образца.

При испытании призматического образца следует убедиться в том, что он установлен симметрично относительно нижних и нагружающих опор, и при необходимости отрегулировать соответствующую опору.

При испытании цилиндрических образцов рекомендуется использовать нижние опоры диаметром на 2 мм больше, чем диаметр образцов для испытаний, чтобы предотвратить их скатывание.

Приложение нагрузки должно быть перпендикулярно к продольной оси образца. Увеличивают нагрузку постепенно и непрерывно со скоростью 5 мм/мин или 0,5 Н/мм²/с до разрушения образца.

Записывают нагрузку при разрушении.

8.1 Изгибающий момент M_b

Изгибающий момент M_b рассчитывают по формуле

где l_se - расстояние между нагружающей и нижней опорами, м (см. рисунок 1);

F_max - максимальная нагрузка, Н.

8.2 Предел прочности на изгиб 

Предел прочности на изгиб , Н/мм², рассчитывают с использованием формул (1) и (3)

где Z - момент сопротивления сечения, мм³ (см. рисунок 2);

l_se и F_max - см. формулу (3).

В случае испытания образцов квадратного сечения l_se = h. Предел прочности на изгиб рассчитывают по формуле

В случае цилиндрических образцов для испытаний l_se = D. Предел прочности на изгиб рассчитывают по формуле

Средние значения, измеренные данным методом на образцах 30 x 100 мм, в условиях повторных испытаний отличаются не более чем на 5% при доверительной вероятности 95%.

Протокол испытаний должен содержать:

a) тип блока, положение и ориентацию образцов, отобранных от блоков;

b) наименование образцов для испытаний;

c) количество образцов для испытаний;

d) размеры образцов для испытаний (мм);

e) расстояние между нагружающей и нижней опорами l_se и расстояние между нижними опорами l_ss (мм);

f) предел прочности при изгибе (Н/мм²) с округлением до 0,1 Н/мм², индивидуальные и среднее значения;

g) дополнительные согласованные условия, отличающиеся от настоящего стандарта;

h) дату проведения испытания.

--------------------------------

<1> Действует ISO 472:2013 "Plastics - Vocabulary".

<2> Официальный перевод этого стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.