拉伸試驗是在對金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量進行檢測和評定過程中使用的zui廣泛的實驗。但是,有很多因素都可以影響拉伸試驗的結(jié)果,只有明確了具體的影響因素,才能針對這些影響因素進行具體分析。根據(jù)研究分析結(jié)果制定實驗相關(guān)操作規(guī)定和試驗流程,才能保證實驗結(jié)果的真實性和性。
1.取樣以及試樣制備對實驗結(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驗樣本,其力學(xué)性能往往存在一些差異,例如圓鋼40mm其中心處的抗拉強度低于1/4處的抗拉強度,且斷后拉伸率也存在差別,可見取樣部位對實驗結(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。因此在取樣時應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進行,以避免實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差造成誤判。
1.2.取樣方向的影響
取樣方向的差異會直接影響金屬材料拉伸試驗的斷后伸長率、屈服強度以及抗拉強度等各項性能指標(biāo),尤其是斷后伸長率受到的影響更大。若采取橫向取樣,則依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),試驗之后的斷后伸長率則不能夠達標(biāo)。通常垂直于軋制方向,則金屬力學(xué)性能則可能不達標(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,測得的結(jié)果對屈服強度中的上屈服強度ReH影響大,對下屈服強度ReH影響小。矩形試樣的工作長度部分的對稱度,圓形試件的工作部分軸線與夾頭部分的軸線不同心,都會在拉伸時產(chǎn)生偏心力,產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力,使強度和伸長率均降低。
試樣的尺寸的大小對試驗結(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。切取樣坯時應(yīng)留有足夠的機加工余量,一般應(yīng)不少于鋼材直徑和厚度,但zui小不少于20mm,這樣機加工試樣時,可以把受熱或冷加工硬化的部分*去除掉,以免影響性能的測定。從樣坯機加工成試樣,一般通過車、銑、刨、磨等機加工,但車削、切削和磨削的深度和走刀速度及潤滑冷卻均應(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.實驗設(shè)備和測試儀器對實驗結(jié)果的影響
2.1.試驗設(shè)備
試驗機與引伸計是金屬材料拉伸試驗中常用的兩種試驗設(shè)備。其中,前者主要用來向試件施加作用力,同時測量作用力數(shù)值;后者主要用來進行位移或者延伸的測定。以上兩種試驗設(shè)備將會直接影響試驗結(jié)果數(shù)值的準(zhǔn)確信和真實性。所以,試驗時必須要確保試驗機與引伸計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,進而影響測量結(jié)果。
2.2.測量儀器方面
尺寸測量儀和量具是在金屬材料拉伸試驗過程當(dāng)中zui為常用的測量儀器,要求這些測量儀器的精度必須符合試驗要求。其中,對測量準(zhǔn)確度影響zui大的因素主要是量具分辨力;除此之外,測量時的壓力值、量具砧面污染以及量具零點等因素也會試驗時的數(shù)量測量精度產(chǎn)生影響。所以,在進行試驗之前,必須要對各種測量儀器進行校驗,同時保持量具的清潔干凈。
3.夾持方法對實驗結(jié)果的影響
拉伸試驗檢測中夾持方法非常重要,如果試樣夾不住,試驗則無法進行;如果加持方法不合理,則會實驗結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。在進行拉伸試驗時,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)致實驗失敗的現(xiàn)象。試驗機的加載軸線應(yīng)與試樣的幾何中心一致,如果不一致,會造成偏心加載而產(chǎn)生彎曲。一般不允許對試樣施加偏心力,因為力的偏心容易使試驗力與試樣軸線產(chǎn)生明顯偏移;拉伸夾具選用不當(dāng)會使試樣產(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)致實驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或?qū)嶒灁?shù)據(jù)偏低。總之,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.試驗環(huán)境溫度對實驗結(jié)果的影響
即使是普通的金屬材料,實驗環(huán)境的溫度不同實驗結(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,則金屬材料的強度性能指標(biāo)則越低,同時塑性性能指標(biāo)越高。所以,如果金屬材料對溫度敏感,則需要利用溫度系數(shù)進行修正。對于常規(guī)試驗而言,試驗時的環(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)該進行必要的修正。
5.人為因素對實驗結(jié)果的影響
在拉伸試驗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)說明上會明確規(guī)定其拉伸的試驗橫截面積,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,就必須要遵循國家標(biāo)準(zhǔn)要求,對其實際尺寸進行測量。但是如果都是按照名義的尺寸去計算其橫截面積,所測試的得出的結(jié)果則會受到一定的影響,甚至把合格強度的測為不合格的,存在把不合格測定為合格的情況。
且拉伸試樣時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)用的測量方法不夠,則會影響到人為的尺寸在進行測量時出偏大,甚至給強度測試出現(xiàn)偏低的測量結(jié)果。如果當(dāng)量具的測量面和試樣軸線出現(xiàn)垂直時,所測量得到的結(jié)果就是d1>d0。在實際操作光圓拉伸試驗中,外徑以及在薄板的矩形拉伸試樣,由于外徑千分尺測量同一圈就0.5mm,如果不注意的話就很容易看錯一圈,將外徑千分尺測量時的數(shù)據(jù)讀成0.5mm,這就造成測量結(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,則會給測量的結(jié)果造成一定的誤差。即使在相同條件下,由不同人員進行拉伸試驗操作,實驗結(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于金屬材料拉伸試驗檢測結(jié)果的影響是不同的。在實際檢測中為了確保實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確,必須盡量減小各種因素的影響。因此要針對各種影響因素制定各種操作流程規(guī)定,保證試驗方法正確。
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