拉伸试验机特性对材料试验结果的影响.pdf

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No4.2006
试验技术与试验机
Dec,2006
拉伸试验机恃性对材料试验结果的影响
樊耀铭
(宝钢分公司设备部,上海201900)
摘要:本文从拉伸试验机加荷机械结构和金属加工的角度,论述拉伸试验机的特性对材料测试过程和结果的影
响,探讨了不同特性的系统导致试验结果产生差异的机理。分析了在拉伸试验机功能、楠度都在正常范围的情况
下,发生试验结果异常的原因
关键词:拉伸试验;柔度;加荷机械结构
中分类号:TH871
文献标识码:B
The Characteristic of Tensile Test Machine Influences on The Ttest Result
Fan Yaoming
quipment Department, Baosteel branch, Shanghai 201900)
Abstract: This article elaborates the characteristic of tensile test machine influences on the materi
al test process and the result, Just from metal working and tensile test machine mechanical struc
ture. It analyses that different characteristic system has caused the difference test result. The main
goal is to analyse the reason of unusual test result with tensile test machine function and precision
all in normal range
Keywords: tensile test machine; flexibility; mechanical structure
1引言
2拉伸试验机的结构组成
拉伸试验是一种对材料的机裓性能进行评定的
在讨论抗伸试验机特性对试验结果的影响时
方法,一般按照标准要求对材料取样并加工成规定我们必须了解拉仲试验机的结构组成特点,因为它
形状的试样,然后用拉伸试验机进行连续的单向轴们是导致测试结果差异的关键因素。
向拉伸,同时对试验试样的应力和应变过程进行测
根摒对拉伸试验的作用区分,大致可将拉伸试
量和处理,以得到表征材料性能的各种参数。
验机的结构分成二个基本组成部份。
根据宝钢多个试验室的多次对比试验验证,发
(1)加荷机械结构
现在拉仲试验机本身的功能、精度都属正常,同时测
提供试样进行连续的轴向拉伸力,直至试样断
试条件也统一的情况下,在不同配置的试验机间进裂。对于加荷机械结构,不同的国际国内标准和静
行的测试,同一批试样的某些测试参数有明显差异态拉伸方法都有明确要求。要求理想的结构是刚性
(进行比对试验的同一批试样间一致性相当高,能够的,变形量趋于零,同时加荷过程是连续的、稳定的。
排除试样原因),因此就这个情况进行探讨是很有意
(2)测控系统
义的
对试样应力、应变的过程数据进行不间断的记
[收稿日期]2006-11-20
[作者简介]樊耀铭(1968-),男,上海人,高级工程师,专业方向:仪器仪表。
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No4,2006
樊耀铭,等:拉伸试验机特性対材粹试验结果的影响
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录,要求有足够的带宽、精度和分辩率,数字系统还钢种制作的标准试样其上、下屈服点可提高10%以
要求有足够快的各过程数据实时同步采集速率。并上。而根据目前已知情况,不同柔度的加荷机械结
要求测控部分具有根据不同采集对象的反馈量来控构所引起的真实变形速率的变化可相差5倍
制加荷过程的能力。
2)应变速率的变化导致试样延伸性的改变
加荷机裓结构的柔度所引起的变形速率的变化
3试验机加荷机被结构特性对试样测试结还会影响材料的延伸性能,但这个影响比较复杂,效
果的影响
果也不如屈服点那么明显。一般认为变形速度不大
时,随着变形速度的提高塑性是下降的,而当变形速
3.1加荷机楲结构组成和特性
度较大时,塑性随着变形速度的提高反而变好。这
国内外的试验标准对拉伸试验机加荷机械结构个形响到目前为止,国际上还没有找到确切的定量
的要求是比较明确的,之所以有这样的要求是因为关系。以形成的机理分析,塑性随变形速度升高而
在确定试样形状尺寸、化学成分之后,试样的拉伸试降低,一般认为是由于加工硬化及位错受阻因而形
验结果还取决于三个主要因素:试样的组织结构、变成显微裂口所致;塑性随速度升高而增长,可能是由
形温度和速度条件、变形的力学状态。
于热效应使变形金属的温度升高,硬化得到消除和
由于金属材料的塑性性能不仅取决它的白然属变形的扩散过程参与作用,也可能是位错可借移
性,还与变形的外部条件有很大关系。也就是说如而重新启动所致
果不严格地按静态拉仲的定义和公理进行测试,表
有一种情况是例外,由于加荷机械结构的柔度
征材料塑性性能的各种指标将发生很大的双向转有不确定性,是在试验过程中变化的,从而造成变形
变。有可能变好,也有可能变差。
速率的增加趋势中带有脉动的情况,这将大大地增
在拉伸试验时,除了试样变形外,加荷机械结构强热效应的效果,从而克服加工硬化和位错受阻的
也会产生变形,这个加荷机械结构主要指试验机的因素,使试样的塑性变好。
机架、固定与移动横梁、力值传感器和试样夹具等
加荷机械结构所承受的载荷与加在试样上的载荷是4结语
相等的。理想的加荷机械结构应该是变形量趋于
零,即无限刚度,而实际的机械结构无法做到柔度焰
材料试验的特殊性在于材料的机械性能数据是
于零,将产生变形,从而将提高试样的真实应变速通过金属加工过程进行测试的,因此对材料测试结
率,并对测试试样产生影响。
果的讨论研究应该以金属加工理论为依据,同时结
3.2加荷机械结构形变对试样应变性能的影响
合拉伸试验机的特性进行分析,并通过对不同的拉
(1)应变速率的变化导致试样的屈服点改变
伸试验机加荷机帔结忖的柔度(K值)进行测量,利
由于试样受力后将经过弹性变形,塑性变形和用K值和相应数模对测试结果进行修约,才能得到
断裂三个阶段,而加荷机械结钩只发生弹性变形,相比较一致的对比试验结果。
互影响的二个部分在同一时间、同一过程中,产生了
不同的应力状况,根据能量守恒定理,加荷机械结构参考文献
在测试过程中储存的弾性能(柔度大的系统储存的
弹性能较大),必然要以对外作功的形式释放掉,这[1]英园G.W罗著.工业金属塑性加工原理[M].机械工
个对象只能是试样,因此这将提高试样的真实变
业出版社,1984:21~67
速率,从而对处于塑性阶段和断裂过程中的试验参[2】赵志业编著?金属塑性变形与轧制理论[M治金工
数带来影响。对具有上、下屈服点的试样影响尤其
业出版社,1980137~41
大,当试样的真实变形速率增加一倍的情况下,有些