DIN 51910:2020-12
Испытание углеродистых материалов. Определение прочности на сжатие. Твердые материалы.
- Стандартный №
- DIN 51910:2020-12
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- German Institute for Standardization
- Последняя версия
- DIN 51910:2020-12
- заменять
- DIN 51910:2009
- сфера применения
-
Обзор стандарта DIN 51910:2020 и технологическое развитие
Немецкий стандарт DIN 51910:2020 «Испытания углеродных материалов. Определение прочности на сжатие. Твердые материалы» является важной технической спецификацией в области испытаний материалов. Стандарт был опубликован в декабре 2020 года, заменив старую версию стандарта в мае 2009 года. Этот стандарт относится к классификации ICS 71.060.10 и конкретно определяет метод испытания прочности на сжатие твердых углеродных и графитовых материалов.
Область применения и основные определения стандарта
Согласно главе 1 стандарта, настоящий документ устанавливает процедуру определения прочности на сжатие твердых углеродных и графитовых материалов при комнатной температуре. Стандарт распространяется на все типы углеродных изделий, включая, помимо прочего, промышленные углеродные материалы, такие как графитовые электроды, угольные брикеты и угольные щетки. В главе 3 стандарта четко определен метод расчета прочности на сжатие σdB: отношение максимального усилия Fmax к площади поперечного сечения образца A (начальное сечение). Следует отметить, что прочность на сжатие выражается в МПа, где 1 МПа = 1 Н/мм². Это определение обеспечивает единообразие и сопоставимость результатов испытаний в рамках Международной системы единиц.
Технические требования к испытательному оборудованию
Глава 6 стандарта устанавливает четкие требования к испытательному оборудованию:
Тип оборудования Технические требования Соответствие стандартам Испытательная машина Соответствует как минимум требованиям Уровня 1 стандарта DIN EN ISO 7500-1 Характеристики калибровки статических одноосных испытательных машин Нажимная плита Соответствует требованиям Приложения 1 стандарта DIN EN ISO 7500-1 Геометрическая точность и параллельность давления пластина Прибор для измерения длины Точность измерения достигает 0,5% (например, штангенциркуля) DIN EN ISO 13385-1 По сравнению с изданием 2009 года, в издании 2020 года существенно обновлены требования к оборудованию. В частности, были исключены особые требования к диапазону измерений испытательной машины. Это отражает повышение технического уровня современного испытательного оборудования и эволюцию концепций стандартизации.
Спецификации подготовки образцов
Глава 7 стандарта определяет подробные требования к подготовке образцов:
Протокол отбора проб: Отбор образцов должен быть определен по согласованию с клиентом для обеспечения репрезентативности образца и соответствия целям испытания.
Требования к обработке: Образец должен быть полностью обработан, например, с помощью шлифовального станка, а отклонение плоскостности прессованной поверхности не должно превышать 0,2 мм. Это требование обеспечивает равномерное распределение давления и точность результатов испытания.
Размеры: Допускаются цилиндрические или кубические образцы с минимальным размером, равным как минимум удвоенному наибольшему структурному компоненту испытуемого материала (например, максимальному размеру зерна) и не менее 5 мм. Для цилиндрических образцов высота должна быть равна диаметру (для цилиндров одинакового диаметра). Для образцов труб высота должна быть равна наружному диаметру.
Ключевые моменты для выполнения процедуры испытания
Глава 8 стандарта определяет конкретную процедуру испытания:
Испытание проводится при комнатной температуре от 10 °C до 35 °C. Образец должен быть помещен как можно ближе к центру между нажимными пластинами испытательной машины. Нагрузка должна прилагаться равномерно и без ударов со скоростью приблизительно 1 мм/мин до разрушения образца, чтобы определить максимальную силу Fmax.
Эта скорость нагружения выбирается на основе механических свойств углеродных материалов. Слишком высокая скорость нагружения может привести к неточным результатам испытания, в то время как слишком низкая скорость нагружения может повлиять на эффективность испытания. Скорость 1 мм/мин обеспечивает как точность испытания, так и экспериментальную эффективность.
Расчет результатов и обработка данных
В главе 9 стандарта приведена формула для расчета прочности на сжатие:
σdB = Fmax / A
Где: σdB — прочность на сжатие (МПа), Fmax — максимальная сила (Н), а A — начальная площадь поперечного сечения (мм²).
Обработка данных должна соответствовать правилам DIN 1333 по округлению чисел, а окончательный результат должен иметь точность до 0,1 МПа. Это правило округления обеспечивает стандартизацию и сопоставимость результатов испытаний.
Анализ точности и неопределенности испытаний
В главе 10 стандарта четко указано: «Для образца размером 20 мм × 20 мм × 20 мм, в условиях повторяемости и статистической достоверности 95%, неопределенность измерения данным методом составляет приблизительно 4%.
Этот показатель точности обеспечивает важную основу для лабораторного контроля качества и приемлемости результатов испытаний. Неопределенность в 4% приемлема при испытаниях в области механики материалов, особенно учитывая структурную неоднородность углеродных материалов».
Требования к отчету об испытаниях
Глава 11 стандарта определяет минимальную информацию, которая должна быть включена в отчет об испытаниях:
Элементы отчета Особые требования Примечания Стандартные ссылки Укажите год и месяц публикации Убедитесь, что версия стандарта понятна Информация об образце Тип, местоположение и направление отбора проб Убедитесь в прослеживаемости образца Идентификация образца При необходимости укажите идентификацию образца Упростите отслеживание результатов Количество Характеристики Количество и размер образцов (мм) Соответствие статистическим требованиям Результаты испытаний Значение прочности на сжатие (с точностью до 0,1 МПа) Обеспечение точности данных Особые обстоятельства Согласованные условия отклонения от стандарта Сохранение прозрачности испытаний Анализ развития стандартных технологий
По сравнению с DIN 51910:2009-05, издание 2020 года включает три основных обновления:
Во-первых, технические требования в главе 6 «Оборудование и испытательные инструменты» были обновлены с учетом последних разработок в области испытательного оборудования. технологии.
Во-вторых, требования к диапазону измерений испытательных машин в главе 8 «Внедрение» были пересмотрены, сняв конкретные ограничения диапазона измерений. Это отражает акцент стандарта на принципиальных требованиях, а не на конкретных числовых пределах.
Наконец, в документ были внесены редакционные правки, а также обновлены ссылки.
Эти изменения отражают принцип постоянного совершенствования стандартизации, поддержания согласованности и сопоставимости методов при адаптации к технологическому прогрессу и потребностям практического применения.
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
На основании требований настоящего стандарта и опыта внедрения даны следующие рекомендации:
Рекомендации по выбору оборудования: Выберите электронную универсальную испытательную машину, соответствующую требованиям DIN EN ISO 7500-1, уровень 1, для обеспечения точности измерения силы и стабильности управления. Параллельность прижимной пластины следует регулярно калибровать, чтобы обеспечить отклонение не более 0,02 мм.
Контроль качества подготовки образцов: Установите строгий процесс обработки и проверки образцов, чтобы гарантировать, что отклонение от плоскостности контролируется в пределах 0,2 мм. Для углеродных материалов со значительной анизотропией следует указать направление отбора проб и ориентацию образца.
Контроль среды испытаний: Хотя стандарт определяет широкий диапазон температур (10-35 °C), лабораториям рекомендуется проводить испытания при стандартной температуре 23±2 °C, чтобы минимизировать влияние температуры на результаты.
Управление неопределенностью: Установите внутреннюю процедуру оценки неопределенности лаборатории и проводите регулярные испытания на повторяемость, чтобы гарантировать, что неопределенность результатов испытаний контролируется в пределах 4% от стандартного требования.
Сравнительный анализ с другими стандартами
Сравнение DIN 51910 с соответствующими международными стандартами:
Номер стандарта Название стандарта Область применения Основные отличия DIN 51910:2020 Метод испытания прочности на сжатие углеродных материалов Углеродные и графитовые материалы Немецкая система стандартов ASTM C695:2015 Стандартный метод испытания прочности на сжатие углерода и графита Область применения аналогичных материалов Различные размеры образцов требования ISO 18515:2007 Углеродные материалы. Определение прочности на сжатие Международный стандарт Различия в спецификациях скорости нагружения Сравнение показывает, что DIN 51910 предъявляет свои уникальные требования к процедурам подготовки и испытаний образцов, в частности, строгие требования к размерам образцов и точности обработки.
Примеры применения и практическое решение проблем
Случай 1: Контроль качества графитовых электродов
Производитель графитовых электродов использовал DIN 51910 для контроля качества продукции. На практике они обнаружили значительные колебания прочности на сжатие электродов от партии к партии. Строго соблюдая требования стандарта к ориентации образца (параллельно направлению экструзии) и точности обработки, им удалось успешно снизить коэффициент вариации результатов испытаний с 8% до 3,5%, значительно улучшив постоянство качества продукции.
Пример 2: Исследование и разработка материалов для углеродистого кирпича
В ходе исследований и разработок новых материалов стандарт DIN 51910 использовался для оценки механических свойств углеродистых кирпичей с различными рецептурами. В ходе систематических испытаний было обнаружено, что эффект размера образца оказывает значительное влияние на результаты испытаний. При увеличении размера образца с 10 мм до 20 мм стабильность результатов испытаний увеличивается примерно на 40%, что подтверждает научную природу требований к минимальному размеру, изложенных в стандарте.
Краткое содержание и перспективы
В качестве важного стандарта для испытаний прочности на сжатие углеродистых материалов, DIN 51910:2020 предоставляет научный и стандартизированный метод испытаний. Постоянное обновление стандарта отражает технический прогресс и изменения фактических потребностей, а также обеспечивает надежную техническую основу для исследования и разработки материалов, контроля качества и сертификации продукции.
В связи с постоянным расширением областей применения углеродных материалов и быстрым развитием новых технологий материалов, в будущем стандарт может потребовать дальнейшего рассмотрения разработки методов испытаний в условиях высоких температур, особых требований к анизотропным материалам и спецификаций обработки цифровых данных испытаний.
При внедрении настоящего стандарта лаборатории должны создать комплексную систему обеспечения качества, включая калибровку оборудования, обучение персонала, контроль процесса и оценку неопределенности, для обеспечения точности и надежности результатов испытаний и предоставления технической поддержки для научной оценки и рационального применения углеродных материалов.
DIN 51910:2020-12 История
- 2020 DIN 51910:2020-12 Испытание углеродистых материалов. Определение прочности на сжатие. Твердые материалы.
- 2009 DIN 51910:2009 Испытание углеродистых материалов. Определение прочности на сжатие. Твердые материалы.
- 1997 DIN 51910:1997 Испытание углеродных материалов. Определение прочности на сжатие. Твердые материалы.
