金屬拉伸試驗(yàn)應(yīng)該注意的幾個問題(已修改)
2025-04-07 04:47 本頁面
【正文】 專業(yè)資料整理分享 金屬拉伸試驗(yàn)應(yīng)該注意的幾個問題引伸計(jì)，就需要引伸計(jì)。一般結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械性能試驗(yàn)不用引伸計(jì)。引伸計(jì)一般用于屈服強(qiáng)度臺階不明顯的材料。不要引伸計(jì)的拉伸曲線，是把標(biāo)距以外的變形等干擾都包含進(jìn)曲線了。試驗(yàn)的可靠性或稱準(zhǔn)確性值得商榷。用引伸計(jì)才是最準(zhǔn)確的。引申計(jì)的量程小，一般用在屈服和屈服之前使用，如在屈服后繼續(xù)使用，會損壞引申計(jì)，引申計(jì)用來測量彈性模量，如用一般的差動編碼器測量，計(jì)算結(jié)果會和真實(shí)的彈性模量差一個數(shù)量級，由標(biāo)距造成的，引伸計(jì)在測量中精度高，但是量程小，所以一般試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸壓縮試驗(yàn)都不用引伸計(jì)，除非測量彈性模量和要求很高的精度時，而一般試驗(yàn)，一般的差動編碼器測位移精度足夠,引申計(jì)是用來測量變形部分延伸率的，如果不用引伸計(jì)就不能得到應(yīng)力應(yīng)變曲線，因?yàn)榇藭r得到的應(yīng)變把拉伸機(jī)齒輪空轉(zhuǎn)及位移和非測試部分的位移都算上了。但是不用引伸計(jì)還是可以得到抗拉強(qiáng)度的，另外對于有屈服平臺的材料也能得到屈服強(qiáng)度，但是對于沒有屈服平臺就是連續(xù)屈服的材料就沒辦法得到屈服強(qiáng)度了。關(guān)于引伸計(jì)除了通產(chǎn)所見的機(jī)械引伸計(jì)外，目前比較流行的是激光引伸計(jì)，測試時有激光打在樣品上作為測量位移的標(biāo)定。這樣就能測試機(jī)械引伸計(jì)所無法測的叫做postuniform elongation的參量，即試樣發(fā)生頸縮后到斷裂前的延伸率。這個參量在表征帶孔件沖壓時擴(kuò)孔率時非常重要。拉伸試驗(yàn), 金屬雖然說每一個試驗(yàn)機(jī)廠家對金屬拉伸都很熟悉，但是真正完全能夠把標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)后面的理由吃透的廠家并不多，所以現(xiàn)在每一個試驗(yàn)機(jī)廠家在指導(dǎo)用戶完成金屬拉伸試驗(yàn)的時候一般是從他們自己設(shè)備的能力出發(fā)，以最簡單的方式來完成試驗(yàn)，比如全部以橫梁位移的速度來完成整個試驗(yàn)過程。金屬拉伸試驗(yàn)還是有很多細(xì)節(jié)問題非常值得我們重視。首先是拉伸速度的問題。在彈性變形階段，金屬的變形量很小而拉伸載荷迅速增大。這時候如果以橫梁位移控制來做拉伸試驗(yàn)，那么速度太快會導(dǎo)致整個彈性段很快就被沖過去。以彈性模量為200Gpa的普通鋼材為例，如果標(biāo)距為50mm的材料，在彈性段內(nèi)如以10mm/min的速度進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，那么實(shí)際的應(yīng)力速率為 200000N/mm2S110mm/min1min/60S1/50mm=666N/mm2S1 一般的鋼材屈服強(qiáng)度就小于600Mpa，所以只需要1秒鐘就把試樣拉到了屈服，這個速度顯然太快。所以在彈性段，一般都選擇采用應(yīng)力速率控制或者負(fù)荷控制。塑性較好的材料試樣過了彈性段以后，載荷增加不大，而變形增加很快，所以為了防止拉伸速度過快，一般采用應(yīng)變控制或者橫梁位移控制。所以在GB2282002里面建議了，“在彈性范圍和直至上屈服強(qiáng)度，試驗(yàn)機(jī)夾頭的分離速率應(yīng)盡可能保持恒定并在規(guī)定的應(yīng)力速率的范圍內(nèi)（材料彈性模量E/（N/mm2）＜150000，應(yīng)力速率控制范圍為2—20（N/mm2）?s材料彈性模量E/（N/mm2）≥ 150000，應(yīng)力速率控制范圍為6—60（N/mm2）?s1。若僅測定下屈服強(qiáng)度，～。平行長度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。在塑性范圍和直至規(guī)定強(qiáng)度（規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、規(guī)定總延伸強(qiáng)度和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度）。”。這里面有一個很關(guān)鍵的問題，就是應(yīng)力速度與應(yīng)變速度的切換點(diǎn)的問題。最好是在彈性段結(jié)束的點(diǎn)進(jìn)行應(yīng):力速度到應(yīng)變速度的切換。在切換的過程中要保證沒有沖擊、沒有掉力。這是拉力試驗(yàn)機(jī)的一個非常關(guān)鍵的技術(shù)。其次是引伸計(jì)的裝夾、跟蹤與取下來的時機(jī)。對于鋼材的拉伸的試驗(yàn)，如果要求取最大力下的總伸長（Agt），那么引伸計(jì)就必須跟蹤到最大力以后再取下。對于薄板等拉斷后沖擊不大的試樣，引伸計(jì)可以直接跟蹤到試樣斷裂；但是對于拉力較大的試樣，最好的辦法是試驗(yàn)機(jī)拉伸到最大力以后開始保持橫梁位置不動，等取下引伸計(jì)以后在把試樣拉斷。有的夾具在夾緊試樣的時候會產(chǎn)生一個初始力，一定要把初始力消除以后再夾持引伸計(jì)，這樣引伸計(jì)夾持的標(biāo)距才是試樣在自由狀態(tài)下的原始標(biāo)距。能夠這么做試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)不多，請您在選購和使用的時候注意這幾點(diǎn)。 任何的材料在受到外力作用時都會產(chǎn)生變形。在受力的初始階段，一般來說這種變形與受到的外力基本成線性的比例關(guān)系，這時若外力消失，材料的變形也將消失，恢復(fù)原狀，這一階段通常稱為彈性階段，物理學(xué)中的虎克定律，就是描述這一特性的基本定律。但當(dāng)外力增大到一定程度后，變形與受到的外力將不再成線性比例關(guān)系，這時當(dāng)外力消失后，材料的變形將不能完全消失，外型尺寸將不能完全恢復(fù)到原狀，這一階段稱為塑性變形階段。由于材料種類繁多，性能差異很大，彈性階段與塑性階段的過渡情況很復(fù)雜，通過和殘余應(yīng)力等指標(biāo)作為材料彈性階段與塑性階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的指標(biāo)來反應(yīng)材料的過渡過程的性能，其中屈服點(diǎn)與非比例應(yīng)力是最常用的指標(biāo)。雖然屈服點(diǎn)與非比例應(yīng)力同是反應(yīng)材料彈性階段與塑性階段“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”的指標(biāo)，但它們反應(yīng)了不同過渡階段特性的材料的特點(diǎn)，因此它們的定義不同，求取方法不同，所需設(shè)備也不完全相同。因此筆者將分別對這兩個指標(biāo)進(jìn)行分析。本文首先分析屈服點(diǎn)的情況： 一切的產(chǎn)品與設(shè)備都是由各種不同性能的材料構(gòu)成，它們在使用中會受到各種各樣的外力作用，自然就會產(chǎn)生各種各樣的變形，但這種變形必須被限制在彈性范圍之內(nèi)，否則產(chǎn)品的形狀將會發(fā)生永久變化，影響繼續(xù)使用，設(shè)備的形狀也將發(fā)生變化，輕則造成加工零部件精度等級下降，重則造成零部件報(bào)廢，產(chǎn)生重大的質(zhì)量事故。那么如何確保變形是在彈性范圍內(nèi)呢？從上面的分析已知材料的變形分為彈性變形與塑性變形兩個階段，只要找出這對已知材料的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)與理論分析，人們總結(jié)出了采用屈服點(diǎn)、非比例應(yīng)力兩個階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，工程設(shè)計(jì)人員就可確保產(chǎn)品與設(shè)備的可靠運(yùn)行。 從上
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