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拉力试验机夹具打滑对检测数据的影响及打滑的原因分析与对策

来源:拉力试验机厂家    发布时间:2014-10-13 09:29
拉力试验机夹具打滑对检测数据的影响及打滑的原因分析与对策
  
   拉力试验机是对材料及其焊接件作抗拉强度、屈服强度和延伸率进行检测的设备。但我们在使用拉力试验机对检测试样进行力学检测时,常常发现拉力试验机的夹具有打滑的现象,并且使用时间越长,打滑现象越严重,这就会影响检测数据的准确性,只有分析清楚拉力试验机夹具打滑的原因并找出相应的对策,才能确保试验数据的准确、可靠性。
  1. 拉力试验机夹具打滑对检测数据的影响
用拉力试验机对金属材料进行拉伸试验时,能在电脑上直接显示的检测数据有屈服强度与抗拉强度(大多数金属材料一般都用屈服强度和抗拉强度作为检测对象),如图1所示。
拉力试验机 
图1  没有打滑现象时的力-变形图
而延伸率是试样断裂后进行测量,拉力机打滑对其没有影响,因此我们就分别分析拉力试验机夹具打滑对屈服强度和抗拉强度这两个检测数据的影响。
  1. 对屈服强度的影响
金属材料在进行拉伸试验时一般要经过三个变形阶段:弹性变形阶段、屈服阶段和塑性变形阶段,如图2所示。
 出现打滑时的力-变形图 
 
图2  出现打滑时的力-变形图
金属材料在受力的初始阶段,一般来说变形与受到的外力基本成线性的比例关系,这时若外力消失,材料的变形也将消失,恢复原状,这一阶段通常称为弹性阶段,物理学中的虎克定律,就是描述这一特性的基本定律。当应力超过弹性极限后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。当金属材料呈现屈服现象时,在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点叫做屈服强度,应区分上屈服强度和下屈服强度,试样发生屈服而力首次下降前的应力叫做上屈服强度;在屈服期间,不计初始瞬时效应时的应力叫做下屈服强度。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度,但当外力增大到一定程度后,变形与受到的外力将不再成线性比例关系,这时当外力消失后,材料的变形将不能完全消失,外型尺寸将不能完全恢复到原状,这一阶段称为塑性变形阶段。
目前我们所用的拉力试验机有人工读取数据和计算机自动读取数据两种,当采用人工读取数据的拉力机进行试验时,在打滑处指针会短暂的抖动下,而在屈服点时会明显的来回抖动,有经验的检验人员一般可以区分出来,并且目前我们厂大部分拉力机都升级或直接购买计算机自动读取数据的拉力机,因此这里就只讨论计算机自动读取数据类型的拉力试验机,这类拉力机对屈服点的判断都是计算机自动采集并标上屈服点而自动计算出的屈服强度(由于大多数金属材料都是采取下屈服强度做为交货条件,因此下面所说的屈服强度都是指下屈服强度,而打滑对上屈服强度没什么影响),如果在试验过程中拉力试验机在屈服阶段出现打滑现象,如图2所示的打滑点2,(打滑点1为弹性变形阶段,系统不会采集到这点上)则在拉力试验机电脑自动采集系统就会把打滑点2误认为是屈服点,就会使计算结果出现错误而误导生产工艺的调整和出厂判定结果。我们随机取10个出现打滑现象的曲线(规格为20mm的HRB335螺纹钢)进行手工标定屈服点并计算结果如表1,
表1 规格20mm的HRB335打滑前后屈服强度对比表
  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
系统默认屈服强度 355 MPa 355 MPa 360 MPa 350 MPa 350 MPa 355 MPa 345 MPa 355 MPa 355 MPa 365 MPa
人工纠正屈服强度 375 MPa 370 MPa 380 MPa 370 MPa 375 MPa 375 MPa 365 MPa 375 MPa 370 MPa 380 MPa
相差 20MPa 15MPa 20MPa 20MPa 15MPa 20MPa 20MPa 20MPa 15MPa 15MPa
从表1可以看出,拉力试验机如果在屈服阶段出现打滑,而计算机又把打滑点当作屈服点,则会使检测结果变小,大约在15MPa--20MPa之间。
2.2对抗拉强度的影响
    金属的抗拉强度是指钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达值。此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的应力值称为强度极限或抗拉强度。如果金属在抗拉阶段出现打滑,如图2所示的塑性变形阶段中的打滑点3,由于计算机在采集抗拉强度的点时是对整个抗拉阶段的点进行采集,而打滑点3肯定是在点的下面,检测系统不会将打滑点3当作抗拉强度的点,在系统中显示的抗拉强度的点就是整个拉力试验过程中的点,因此拉力试验机夹具打滑对抗拉强度没有明显的影响。
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