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影響金屬材料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素

更新時(shí)間:2015-12-02瀏覽:3007次

      拉伸試驗(yàn)是在對(duì)金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定過程中使用的zui廣泛的實(shí)驗(yàn)。但是,有很多因素都可以影響拉伸試驗(yàn)的結(jié)果,只有明確了具體的影響因素,才能針對(duì)這些影響因素進(jìn)行具體分析。根據(jù)研究分析結(jié)果制定實(shí)驗(yàn)相關(guān)操作規(guī)定和試驗(yàn)流程,才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和性。
    1.取樣以及試樣制備對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
    1.1.取樣部位的影響
    從金屬材料的不同位置取樣獲得的實(shí)驗(yàn)樣本,其力學(xué)性能往往存在一些差異,例如圓鋼40mm其中心處的抗拉強(qiáng)度低于1/4處的抗拉強(qiáng)度,且斷后拉伸率也存在差別,可見取樣部位對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著不可忽視的影響。由于金屬材料在鑄造形成、加工過程中,成分、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、冶金缺陷、加工變形分布不均,因此使得同一批,甚至同一產(chǎn)品的不同部位的力學(xué)性能出現(xiàn)了差異。因此在取樣時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,以避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差造成誤判。
    1.2.取樣方向的影響
    取樣方向的差異會(huì)直接影響金屬材料拉伸試驗(yàn)的斷后伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo),尤其是斷后伸長(zhǎng)率受到的影響更大。若采取橫向取樣,則依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)之后的斷后伸長(zhǎng)率則不能夠達(dá)標(biāo)。通常垂直于軋制方向,則金屬力學(xué)性能則可能不達(dá)標(biāo);平行于軋制方向,則金屬力學(xué)性能良好。
    1.3.試樣的形狀、尺寸的影響
    同一材料同一狀態(tài)的金屬材料,如果截面形狀不同,測(cè)得的結(jié)果對(duì)屈服強(qiáng)度中的上屈服強(qiáng)度ReH影響大,對(duì)下屈服強(qiáng)度ReH影響小。矩形試樣的工作長(zhǎng)度部分的對(duì)稱度,圓形試件的工作部分軸線與夾頭部分的軸線不同心,都會(huì)在拉伸時(shí)產(chǎn)生偏心力,產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力,使強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均降低。
    試樣的尺寸的大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響是,同一材料同一狀態(tài)的金屬材料試樣,大橫截面積(大尺寸)的試樣的抗拉強(qiáng)度較小尺寸的低,而且塑性指標(biāo)也下降。
    1.4.試樣制備方法的影響
    切取樣坯時(shí)必須防止因受熱、加工硬化及變形而影響其力學(xué)性能。切取樣坯時(shí)應(yīng)留有足夠的機(jī)加工余量,一般應(yīng)不少于鋼材直徑和厚度,但zui小不少于20mm,這樣機(jī)加工試樣時(shí),可以把受熱或冷加工硬化的部分*去除掉,以免影響性能的測(cè)定。從樣坯機(jī)加工成試樣,一般通過車、銑、刨、磨等機(jī)加工,但車削、切削和磨削的深度和走刀速度及潤(rùn)滑冷卻均應(yīng)適當(dāng),以防止發(fā)生因受熱或冷加工硬化而影響材料的性能。
    2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
    2.1.試驗(yàn)設(shè)備
    試驗(yàn)機(jī)與引伸計(jì)是金屬材料拉伸試驗(yàn)中常用的兩種試驗(yàn)設(shè)備。其中,前者主要用來向試件施加作用力,同時(shí)測(cè)量作用力數(shù)值;后者主要用來進(jìn)行位移或者延伸的測(cè)定。以上兩種試驗(yàn)設(shè)備將會(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值的準(zhǔn)確信和真實(shí)性。所以,試驗(yàn)時(shí)必須要確保試驗(yàn)機(jī)與引伸計(jì)在檢定合格的有效期之內(nèi)。另外,需要注意的是,如果試樣加偏、加歪、試樣彎曲、不平直等都是引起受力不同軸的因素,進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果。
    2.2.測(cè)量?jī)x器方面
    尺寸測(cè)量?jī)x和量具是在金屬材料拉伸試驗(yàn)過程當(dāng)中zui為常用的測(cè)量?jī)x器,要求這些測(cè)量?jī)x器的精度必須符合試驗(yàn)要求。其中,對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響zui大的因素主要是量具分辨力;除此之外,測(cè)量時(shí)的壓力值、量具砧面污染以及量具零點(diǎn)等因素也會(huì)試驗(yàn)時(shí)的數(shù)量測(cè)量精度產(chǎn)生影響。所以,在進(jìn)行試驗(yàn)之前,必須要對(duì)各種測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校驗(yàn),同時(shí)保持量具的清潔干凈。
    3.夾持方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
    拉伸試驗(yàn)檢測(cè)中夾持方法非常重要,如果試樣夾不住,試驗(yàn)則無法進(jìn)行;如果加持方法不合理,則會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí),常出現(xiàn)試樣常因應(yīng)力集中而斷在加持部分或標(biāo)距外的過渡區(qū),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的現(xiàn)象。試驗(yàn)機(jī)的加載軸線應(yīng)與試樣的幾何中心一致,如果不一致,會(huì)造成偏心加載而產(chǎn)生彎曲。一般不允許對(duì)試樣施加偏心力,因?yàn)榱Φ钠娜菀资乖囼?yàn)力與試樣軸線產(chǎn)生明顯偏移;拉伸夾具選用不當(dāng)會(huì)使試樣產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力,從而使結(jié)果產(chǎn)生誤差,同時(shí)拉伸夾具選用不當(dāng)也極易引起拉伸試樣打滑或斷在鉗口內(nèi),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)偏低??傊?,加載系統(tǒng)、試樣幾何形狀尺寸以及非均質(zhì)試樣都可能引起偏心加載,要盡量減少這些偏心效應(yīng)。
    4.試驗(yàn)環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
    即使是普通的金屬材料,實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不盡相同,尤其是一些溫度敏感性較高的金屬材料,受溫度的影響更為明顯。通常情況下,溫度越高,則金屬材料的強(qiáng)度性能指標(biāo)則越低,同時(shí)塑性性能指標(biāo)越高。所以,如果金屬材料對(duì)溫度敏感,則需要利用溫度系數(shù)進(jìn)行修正。對(duì)于常規(guī)試驗(yàn)而言,試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)該控制在10℃~35℃之間。在該環(huán)境溫度下,如果采用高精度傳感器或者金屬材料特殊,則需要認(rèn)真考慮溫度因素,如果需要,則應(yīng)該進(jìn)行必要的修正。
    5.人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
    在拉伸試驗(yàn)中試樣的橫截面積非常關(guān)鍵,但是在一些產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)說明上會(huì)明確規(guī)定其拉伸的試驗(yàn)橫截面積,并且要按照名義尺寸的橫截面積規(guī)定要求。在產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中如果沒有特殊的規(guī)定,就必須要遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)其實(shí)際尺寸進(jìn)行測(cè)量。但是如果都是按照名義的尺寸去計(jì)算其橫截面積,所測(cè)試的得出的結(jié)果則會(huì)受到一定的影響,甚至把合格強(qiáng)度的測(cè)為不合格的,存在把不合格測(cè)定為合格的情況。
且拉伸試樣時(shí)必須要按照直徑的大小來選擇外徑的千分尺以及游標(biāo)卡尺等。一旦應(yīng)用的測(cè)量方法不夠,則會(huì)影響到人為的尺寸在進(jìn)行測(cè)量時(shí)出偏大,甚至給強(qiáng)度測(cè)試出現(xiàn)偏低的測(cè)量結(jié)果。如果當(dāng)量具的測(cè)量面和試樣軸線出現(xiàn)垂直時(shí),所測(cè)量得到的結(jié)果就是d1>d0。在實(shí)際操作光圓拉伸試驗(yàn)中,外徑以及在薄板的矩形拉伸試樣,由于外徑千分尺測(cè)量同一圈就0.5mm,如果不注意的話就很容易看錯(cuò)一圈,將外徑千分尺測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)讀成0.5mm,這就造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。通常如果操作的技術(shù)以及在主觀因素下出現(xiàn)不同情況時(shí),則會(huì)給測(cè)量的結(jié)果造成一定的誤差。即使在相同條件下,由不同人員進(jìn)行拉伸試驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)結(jié)果多少也存在一些差異。

    以上總結(jié)的五方面不同因素對(duì)于金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的影響是不同的。在實(shí)際檢測(cè)中為了確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確,必須盡量減小各種因素的影響。因此要針對(duì)各種影響因素制定各種操作流程規(guī)定,保證試驗(yàn)方法正確。

 

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