課堂|一文看懂拉力測試機(jī)的拉伸試驗(yàn)
1)為了應(yīng)用而選擇特定材料或物品
2)預(yù)測材料在使用的正常和極端施力的型態(tài)。
3)確認(rèn)是否符合規(guī)范、法規(guī)或合同的要求。
4)決定新產(chǎn)品開發(fā)是否有望成功:概念證明。
5)證明提出專利的實(shí)用性。
6)為其他科學(xué)、工程和品質(zhì)保證提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
7)提供基礎(chǔ)的技術(shù)通信。
8)用于比較幾種選擇的方法。
9)提供訴訟程序的證據(jù)。
二、拉力測試機(jī)拉伸試驗(yàn)的原理:
拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗(yàn)方法。拉伸試驗(yàn)可測定材料的一系列強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)彈性極限、伸長率、彈性模量、泊松比、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)。
拉伸試驗(yàn)可測定材料的一系列強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。強(qiáng)度通常是指材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時(shí),當(dāng)載荷不增加而仍繼續(xù)發(fā)生明顯塑性變形的現(xiàn)象叫做屈服。產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力,稱屈服點(diǎn)或稱物理屈服強(qiáng)度,用σS(帕)表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點(diǎn),通常把材料產(chǎn)生的殘余塑性變形為 0.2%時(shí)的應(yīng)力值作為屈服強(qiáng)度,稱條件屈服極限或條件屈服強(qiáng)度,用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達(dá)到的最大應(yīng)力值,稱抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限,用σb(帕)表示。 塑性是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不致破壞的能力,常用的塑性指標(biāo)是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷后,總伸長度同原始長度比值的百分?jǐn)?shù),用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后,斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分?jǐn)?shù),用ψ表示。 條件屈服極限σ0.2、強(qiáng)度極限σb、伸長率 δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗(yàn)經(jīng)常要測定的四項(xiàng)性能指標(biāo)。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。 試驗(yàn)方法 拉伸試驗(yàn)在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)機(jī)有機(jī)械式、液壓式、電液或電子伺服式等型式。試樣型式可以是材料全截面的,也可以加工成圓形或矩形的標(biāo)準(zhǔn)試樣。鋼筋、線材等一些實(shí)物樣品一般不需要加工而保持其全截面進(jìn)行試驗(yàn)。試樣制備時(shí)應(yīng)避免材料組織受冷、熱加工的影響,并保證一定的光潔度。
三、拉力測試機(jī)拉伸試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn):
GB/T 228.1、ASTM E8/E8M、ISO 6892-1、GB/T 1040、ISO 527、ASTM D638等。
四、拉力測試機(jī)拉伸試驗(yàn)的試樣:
如何準(zhǔn)備試件取決于測試目的、試驗(yàn)方法或規(guī)范。試件通常是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的截面。試片分為肩部及標(biāo)距(中央部分):肩部較大,以容易使機(jī)器夾持;中央部分具有較小橫截面,故變形和破壞可在這個(gè)區(qū)域發(fā)生。通過使用非常相似的試件,可以找到試驗(yàn)機(jī)的可重復(fù)性。
各種試件肩部夾持型式:
A至C為圓型肩部試件;D 和 E 為平肩部試件A. 圓型肩部使用螺紋固定
B. 圓型肩部使用圓形夾頭以及鋸齒墊片固定
C. 圓型肩部使用分離環(huán)固定
D. 平肩部使用鋸齒夾頭
E. 平肩部使用洞-銷聯(lián)接
五、拉力測試機(jī)拉伸試驗(yàn)的具體步驟:
現(xiàn)在我們以蘇州科準(zhǔn)儀器有限公司生產(chǎn)的20KG拉力測試機(jī)為例,介紹如何使用拉力測試機(jī)做拉伸性能試驗(yàn)。拉伸性能試驗(yàn)是試樣在沿其縱向軸以恒速拉伸直到斷裂或應(yīng)力(負(fù)荷)或應(yīng)變(伸長率)到達(dá)預(yù)定值;測量在這一過程中試樣所受的負(fù)荷和伸長率。單擊工具欄中的“新建”按鈕,或從菜單中選擇“新試驗(yàn)”菜單項(xiàng),出現(xiàn)如圖所示對話框,選擇拉伸試驗(yàn);單擊“新試驗(yàn)”按鈕,進(jìn)入程序界面。
:新建按鈕
1、常規(guī)參數(shù)設(shè)置
常規(guī)參數(shù)設(shè)置區(qū)如圖所示:軟件程序自動調(diào)出最后一次保存的參數(shù),并填寫到列表中。自動計(jì)算試驗(yàn)編號,用戶填寫完成所有的參數(shù)后單擊確定按鈕,進(jìn)入試驗(yàn)界面。注意:若試樣個(gè)數(shù)不是 5 個(gè),請將試樣個(gè)數(shù)填到編輯框中。
2、試樣參數(shù)設(shè)置
首先準(zhǔn)備試樣,試樣上必須標(biāo)出確定標(biāo)距的標(biāo)記,標(biāo)記離試樣的中心點(diǎn)距離大致相等。標(biāo)距精度要求 1%,標(biāo)線不能刻劃、沖刻或壓印在試樣上,以免受試材料損壞,應(yīng)采用對受試材料無影響的標(biāo)記物質(zhì),而且所畫的平行線要盡量細(xì)。
試樣不能扭曲,成對的平行面間要相互垂直,表面和邊沿不能有劃痕、坑洞、污跡和毛刺。如不符合要求,應(yīng)舍棄或在試驗(yàn)前機(jī)加工到合適尺寸或外形。測量試樣尺寸,并將其填寫到軟件的試樣參數(shù)中。
試樣參數(shù)配置區(qū)如圖所示:
單擊要編輯的試樣序號,然后在列表中直接修改試樣參數(shù)值,如果我們要刪除某一個(gè)試樣,首先選中該試樣,然后單擊鼠標(biāo)右鍵,然后選擇“刪除選擇試樣”即可;添加試樣可通過右鍵菜單中的“添加試樣”實(shí)現(xiàn)。
3、控制試驗(yàn)
控制參數(shù)在控制臺中設(shè)置,拉伸試驗(yàn)控制臺如圖所示:
“啟動”:系統(tǒng)按照設(shè)定的速度和選擇的引伸計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)控制,直到試驗(yàn)結(jié)束。
“停止”:終止試驗(yàn)進(jìn)行
“校零”:清除位移與負(fù)荷。
“返車”:試驗(yàn)結(jié)束后有效,橫梁返回到試驗(yàn)啟動前位置。
1)選擇傳感器
試驗(yàn)的最大負(fù)荷應(yīng)該在傳感器測量范圍的 2%-100%之內(nèi);在試驗(yàn)前,選擇適當(dāng)傳感器。
安裝傳感器前先斷掉拉力機(jī)的電源,然后連接傳感器信號線到拉力機(jī)的插頭上,接通電源,調(diào)整橫梁位置,并將傳感器固定到橫梁上,安裝夾具,通過調(diào)整橫梁上方的緊固螺母,使夾具中心線重合;
2)裝夾試樣
若拉伸夾具尚未安裝,首先更換拉伸夾具,鎖緊連結(jié)部位的鎖緊螺母。然后點(diǎn)“清零”按鈕進(jìn)行力值、位移清零;最后安裝試樣
首先將橫梁調(diào)整到合適位置,將試樣放入上下夾具的卡牙中心部位,轉(zhuǎn)動把手旋緊上夾具,再旋緊下夾具;盡量防止試樣相對夾具滑動。夾持系統(tǒng)不能使試樣在夾具處引起過早破壞。
注意:試樣的軸線應(yīng)與拉伸方向一致,旋緊鎖緊螺母。如果不使用引伸計(jì)做試驗(yàn),試驗(yàn)機(jī)軟件系統(tǒng)將根據(jù)夾具間距計(jì)算伸長率和彈性模量,因此請保證夾具間距和試樣參數(shù)。
若使用引伸計(jì),請將引伸計(jì)夾頭夾持在標(biāo)線位置上,如下圖所示;并在控制臺窗口上選中引伸計(jì)(Y 向引伸計(jì)操作方法與大變形引伸計(jì)相同 )
3)試驗(yàn)速度
試驗(yàn)速度選擇根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)商確定,如無特殊要求,速度選擇應(yīng)能使試樣在 5分鐘內(nèi)斷裂。若所需的試驗(yàn)速度未在列表中列出,使用鍵盤輸入即可。
注:測量彈性模量時(shí),試驗(yàn)速度應(yīng)盡可能使應(yīng)變速率接近 1 分鐘 1%標(biāo)距。如:標(biāo)距為50mm,夾具間距為 115mm 的試樣,在測量彈性模量時(shí)速度宜選用 1mm/min。
4)控制參數(shù)
啟動試驗(yàn)前,請檢查上限位位置,并將其調(diào)整到適當(dāng)位置(試樣最大斷裂伸長區(qū)以外,防止遇到限位停車)。若啟動試驗(yàn)前,試樣受力較大,請單擊“調(diào)節(jié)”按鈕進(jìn)行橫梁調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)完成后,單擊“啟動”按鈕,啟動試驗(yàn),此時(shí)試驗(yàn)機(jī)按照設(shè)定的試驗(yàn)速度向上運(yùn)動,對試樣進(jìn)行縱向拉伸,試樣斷裂、遇到上限位或傳感器超量程時(shí)停車。
注:在肩部斷裂或肩部彎曲擴(kuò)展到整個(gè)肩寬的啞鈴型試樣,應(yīng)作廢,另取試樣重做。
試驗(yàn)結(jié)束后,自動計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果并顯示在如下圖所示列表中:
橫梁調(diào)節(jié)按鈕:
你可以重新計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果:在需要重新計(jì)算的試樣行上單擊鼠標(biāo)右鍵,出現(xiàn)“計(jì)算結(jié)果”菜單項(xiàng),單擊“計(jì)算結(jié)果”,軟件自動重新計(jì)算結(jié)果。試驗(yàn)完成后,點(diǎn)“保存”按鈕保存試驗(yàn)機(jī)記錄;試驗(yàn)結(jié)束后,單擊返車按鈕,回到試驗(yàn)啟動的初始位置。
保存:
5)曲線參數(shù)設(shè)置界面如圖所示:
該界面中我們選擇曲線類型:如:負(fù)荷-位移曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、力-時(shí)間;位移-時(shí)間曲線等等,通過位移-時(shí)間曲線我們可以觀察試驗(yàn)速度的精確度,單擊色塊修改該曲線顏色,如圖所示:6)試驗(yàn)報(bào)告
點(diǎn)擊“試驗(yàn)報(bào)告”按鈕,進(jìn)入試驗(yàn)報(bào)告界面如圖所示,可以查看試驗(yàn)報(bào)告,設(shè)置打印選項(xiàng)等;
單擊“上一頁”“下一頁”按鈕,進(jìn)行翻頁察看報(bào)告;
4、導(dǎo)出試驗(yàn)報(bào)告
將試驗(yàn)報(bào)告導(dǎo)出到網(wǎng)頁文件或 Excel 中,便于修改和發(fā)布:單擊“網(wǎng)頁文件或EXCEL”按鈕,在如下圖所示界面中選擇導(dǎo)出類型,填寫文件名,然后點(diǎn)擊“保存”按鈕,數(shù)據(jù)導(dǎo)出后自動打開顯示。
網(wǎng)頁文件或EXCEL:
單擊工具條上的“打開記錄”按鈕,或選擇“文件”菜單的“打開記錄”菜單項(xiàng),調(diào)出打開對話框;選擇拉伸試驗(yàn)類型,在列表選擇試驗(yàn)記錄,然后單擊“打開”按鈕,或雙擊該條目,打開該試驗(yàn)記錄。
打開記錄:
刪除試驗(yàn)記錄:先選中試驗(yàn)記錄,然后單擊“刪除”按鈕。若同時(shí)刪除多條試驗(yàn)記錄,按住 shift 鍵,選擇要刪除的條目,然后單擊“刪除”按鈕。