金屬拉伸試驗應(yīng)該注意的幾個問題-wenkub
2023-04-10 04:47:09 本頁面
【正文】 塊的鱗狀尖峰被磨平，摩擦力大幅度的減小。 從上面的描述，可以看出準確求取屈服點在材料力學性能試驗中是非常重要的，在許多的時候，它的重要性甚至大于材料的極限強度值（極限強度是所有材料力學性能必需求取的指標之一），然而非常準確的求取它，在許多的時候又是一件不太容易的事。雖然屈服點與非比例應(yīng)力同是反應(yīng)材料彈性階段與塑性階段“轉(zhuǎn)折點”的指標，但它們反應(yīng)了不同過渡階段特性的材料的特點，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。 任何的材料在受到外力作用時都會產(chǎn)生變形。對于鋼材的拉伸的試驗，如果要求取最大力下的總伸長（Agt），那么引伸計就必須跟蹤到最大力以后再取下。最好是在彈性段結(jié)束的點進行應(yīng):力速度到應(yīng)變速度的切換。平行長度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。所以在彈性段，一般都選擇采用應(yīng)力速率控制或者負荷控制。首先是拉伸速度的問題。這樣就能測試機械引伸計所無法測的叫做postuniform elongation的參量，即試樣發(fā)生頸縮后到斷裂前的延伸率。用引伸計才是最準確的。一般結(jié)構(gòu)鋼機械性能試驗不用引伸計。引伸計一般用于屈服強度臺階不明顯的材料。引申計的量程小，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，引申計用來測量彈性模量，如用一般的差動編碼器測量，計算結(jié)果會和真實的彈性模量差一個數(shù)量級，由標距造成的，引伸計在測量中精度高，但是量程小，所以一般試驗機進行拉伸壓縮試驗都不用引伸計，除非測量彈性模量和要求很高的精度時，而一般試驗，一般的差動編碼器測位移精度足夠,引申計是用來測量變形部分延伸率的，如果不用引伸計就不能得到應(yīng)力應(yīng)變曲線，因為此時得到的應(yīng)變把拉伸機齒輪空轉(zhuǎn)及位移和非測試部分的位移都算上了。這個參量在表征帶孔件沖壓時擴孔率時非常重要。在彈性變形階段，金屬的變形量很小而拉伸載荷迅速增大。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。在塑性范圍和直至規(guī)定強度（規(guī)定非比例延伸強度、規(guī)定總延伸強度和規(guī)定殘余延伸強度）。在切換的過程中要保證沒有沖擊、沒有掉力。對于薄板等拉斷后沖擊不大的試樣，引伸計可以直接跟蹤到試樣斷裂；但是對于拉力較大的試樣，最好的辦法是試驗機拉伸到最大力以后開始保持橫梁位置不動，等取下引伸計以后在把試樣拉斷。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，恢復原狀，這一階段通常稱為彈性階段，物理學中的虎克定律，就是描述這一特性的基本定律。因此筆者將分別對這兩個指標進行分析。它受到許多因素的制約，歸納起來有： ＊ 夾具的影響； ＊ 試驗機測控環(huán)節(jié)的影響； ＊ 結(jié)果處理軟件的影響； ＊ 試驗人員理論水平的影響等。當試樣受力逐漸增大達到最大靜摩擦力時，試樣就會打滑，從而產(chǎn)生虛假屈服現(xiàn)象。由于自動測控知識的深奧，結(jié)構(gòu)的復雜，原理的不透明，一旦在產(chǎn)品的設(shè)計中考慮不周，就會對結(jié)果產(chǎn)生嚴重的影響，并且難以分析其原因。合理的設(shè)置低通濾波器的截止頻率，將放大器的頻帶限制在一個適當?shù)姆秶湍苁乖囼灆C的測量控制性能得到極大的提高。這樣設(shè)計的原因是電子秤稱量的是穩(wěn)態(tài)信號，對稱量的過渡過程是不關(guān)心的，而材料試驗機測量的是動態(tài)信號，它的頻譜是非常寬的，若頻帶太窄，較高頻率的信號就會被衰減或濾除，從而引起失真。以眾多的試驗機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用的AD770AD770AD7701等為例。 數(shù)據(jù)采集速率太低 嚴格來說這需要許多的專用測試儀器及專業(yè)人員來完成。 目前模擬信號的數(shù)據(jù)采集是通過A/D轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的。但在某些廠家生產(chǎn)的試驗機上，為了追求較高的采樣分辨率，以及極高的數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定性，而將采樣速度降的很低，這是不可取的。因為它要求在剛出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時改變控制模式，而試驗的目的本身就是為了要求取屈服點，怎么可能以未知的結(jié)果作為條件進行控制切換呢？所以在現(xiàn)實中，一般都是用同一種控制模式來完成整個的試驗的（即使使用不同的控制模式也很難在上屈服點切換，一般會選擇超前一點）。 三、 結(jié)果處理軟件的影響 目前生產(chǎn)的試驗機絕大部分都配備了不同類型的計算機（如PC機，單片機等）），以完成標準或用戶定義的各類數(shù)據(jù)測試。這就造成了： 判斷條件的各自設(shè)定 就屈服點而言（以金屬拉伸GB/T 2282002為例）標準是這樣定義的： “屈服強度：當金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，在試驗期間達到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點，應(yīng)區(qū)分上屈服強度和下屈服強度。目前為了解決這一難題，各廠家都想了許多的辦法，如按材料進行分類定義“誤差帶”及“波動幅度”，這可以解決大部分的使用問題。 ＊屈服強度的疑問：如何理解“塑性變形發(fā)生而力不增加（保持恒定）”？由于各種干擾源的存在，即使材料在屈服階段真的力值保持絕對恒定（這是不可能的），計算機所采集的數(shù)據(jù)也不會絕對保持恒定，這就需要給出一個允許的數(shù)據(jù)波動范圍，由于國標未作定義，所以各個試驗機生產(chǎn)廠家只好自行定義。筆者經(jīng)過多方查閱資料，了解到“初始瞬時效應(yīng)”是早期生產(chǎn)的通過擺錘測力的試驗機所特有的一種現(xiàn)象，其原因是“慣性”作用的影響。目前我國材料試驗機的操作人員綜合素質(zhì)普遍不高，專業(yè)知識與理論水平普遍較為欠缺，再加上新概念、新名詞的不斷出現(xiàn)，使他們很難適應(yīng)材料試驗的需求。另外，金屬材料的屈服強度一定小于極限強度，而塑料的屈服可能小于極限強度，也可能等于極限強度（兩者在曲線上為同一點）。部分試驗人員對此理解不深，以為屈服點、上屈服、下屈服、非比例應(yīng)力對每一個試驗都存在，而且需全部求取。正如在第三類影響中提到的，由于對“力值
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