課堂|一文看懂拉力測試機的拉伸試驗
1)為了應用而選擇特定材料或物品
2)預測材料在使用的正常和極端施力的型態。
3)確認是否符合規范、法規或合同的要求。
4)決定新產品開發是否有望成功:概念證明。
5)證明提出專利的實用性。
6)為其他科學、工程和品質保證提供標準數據。
7)提供基礎的技術通信。
8)用于比較幾種選擇的方法。
9)提供訴訟程序的證據。
二、拉力測試機拉伸試驗的原理:
拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標彈性極限、伸長率、彈性模量、泊松比、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。
拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時,當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力,稱屈服點或稱物理屈服強度,用σS(帕)表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點,通常把材料產生的殘余塑性變形為 0.2%時的應力值作為屈服強度,稱條件屈服極限或條件屈服強度,用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的最大應力值,稱抗拉強度或強度極限,用σb(帕)表示。 塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力,常用的塑性指標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數,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數,用ψ表示。 條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率 δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。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。 試驗方法 拉伸試驗在材料試驗機上進行。試驗機有機械式、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準試樣。鋼筋、線材等一些實物樣品一般不需要加工而保持其全截面進行試驗。試樣制備時應避免材料組織受冷、熱加工的影響,并保證一定的光潔度。
三、拉力測試機拉伸試驗的標準:
GB/T 228.1、ASTM E8/E8M、ISO 6892-1、GB/T 1040、ISO 527、ASTM D638等。
四、拉力測試機拉伸試驗的試樣:
如何準備試(shi)件取決于測試(shi)目的、試(shi)驗方法(fa)或規范。試(shi)件通常是一個標(biao)準化的截面(mian)。試(shi)片分為(wei)肩(jian)部(bu)及標(biao)距(中(zhong)央部(bu)分):肩(jian)部(bu)較大,以容易(yi)使機(ji)(ji)器夾持(chi);中(zhong)央部(bu)分具有較小(xiao)橫截面(mian),故變形和(he)破(po)壞可(ke)在這個區域發生。通過使用非常相似的試(shi)件,可(ke)以找(zhao)到試(shi)驗機(ji)(ji)的可(ke)重(zhong)復性。
各種試件肩部夾(jia)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固定
D. 平肩部使用鋸齒夾頭
E. 平肩部使用洞-銷聯接
五、拉(la)(la)力(li)測試(shi)機拉(la)(la)伸試(shi)驗的具體(ti)步驟:
現在我們以蘇州科準儀器有限公司生產的20KG拉力測試機為例,介紹如何使用拉力測試機做拉伸性能試驗。拉伸性能試驗是試樣在沿其縱向軸以恒速拉伸直到斷裂或應力(負荷)或應變(伸長率)到達預定值;測量在這一過程中試樣所受的負荷和伸長率。單(dan)擊工具欄中(zhong)的“新建”按鈕(niu),或從菜(cai)單(dan)中(zhong)選擇“新試驗”菜(cai)單(dan)項,出現如圖所示對(dui)話(hua)框,選擇拉伸試驗;單(dan)擊“新試驗”按鈕(niu),進(jin)入程序(xu)界面。
:新建按鈕
1、常規參數設置
常規參數設置區如圖所示:軟件程序自動調出最后一次保存的參數,并填寫到列表中。自動計算試驗編號,用戶填寫完成所有的參數后單擊確定按鈕,進入試驗界面。注意:若試樣個數不是 5 個,請將試樣個數填到編輯框中。
2、試樣參數設置
首先準備試樣,試樣上必須標出確定標距的標記,標記離試樣的中心點距離大致相等。標距精度要求 1%,標線不能刻劃、沖刻或壓印在試樣上,以免受試材料損壞,應采用對受試材料無影響的標記物質,而且所畫的平行線要盡量細。
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,應舍棄或在試驗前機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中。
試樣參數配置區如圖所示:
單擊要編輯的試樣序號,然后在列表中直接修改試樣參數值,如果我們要刪除某一個試樣,首先選中該試樣,然后單擊鼠標右鍵,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”實現。
3、控制試驗
控制參數在控制臺中設置,拉伸試驗控制臺如圖所示:
“啟動”:系統按照設定的速度和選擇的引伸計進行試驗控制,直到試驗結束。
“停止”:終止試驗進行
“校零”:清除位移與負荷。
“返車”:試驗結束后有效,橫梁返回到試驗啟動前位置。
1)選擇傳感器
試驗的最大負荷應該在傳感器測量范圍的 2%-100%之內;在試驗前,選擇適當傳感器。
安裝傳感器前先斷掉拉力機的電源,然后連接傳感器信號線到拉力機的插頭上,接通電源,調整橫梁位置,并將傳感器固定到橫梁上,安裝夾具,通過調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,鎖緊連結部位的鎖緊螺母。然后點“清零”按鈕進行力值、位移清零;最后安裝試樣
首先將橫梁調整到合適位置,將試樣放入上下夾具的卡牙中心部位,轉動把手旋緊上夾具,再旋緊下夾具;盡量防止試樣相對夾具滑動。夾持系統不能使試樣在夾具處引起過早破壞。
注意:試樣的軸線應與拉伸方向一致,旋緊鎖緊螺母。如果不使用引伸計做試驗,試驗機軟件系統將根據夾具間距計算伸長率和彈性模量,因此請保證夾具間距和試樣參數。
若使用引伸計,請將引伸計夾頭夾持在標線位置上,如下圖所示;并在控制臺窗口上選中引伸計(Y 向引伸計操作方法與大變形引伸計相同 )
3)試驗速度
試驗速度選擇根據產品標準或協商確定,如無特殊要求,速度選擇應能使試樣在 5分鐘內斷裂。若所需的試驗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,試驗速度應盡可能使應變速率接近 1 分鐘 1%標距。如:標距為50mm,夾具間距為 115mm 的試樣,在測量彈性模量時速度宜選用 1mm/min。
4)控制參數
啟動試驗前,請檢查上限位位置,并將其調整到適當位置(試樣最大斷裂伸長區以外,防止遇到限位停車)。若啟動試驗前,試樣受力較大,請單擊“調節”按鈕進行橫梁調節,調節完成后,單擊“啟動”按鈕,啟動試驗,此時試驗機按照設定的試驗速度向上運動,對試樣進行縱向拉伸,試樣斷裂、遇到上限位或傳感器超量程時停車。
注:在肩部斷裂或肩部彎曲擴展到整個肩寬的啞鈴型試樣,應作廢,另取試樣重做。
試驗結束后(hou),自動計算試驗結果并(bing)顯示在如下(xia)圖所(suo)示列表(biao)中:
橫梁調節按鈕:
你可以重新計算(suan)試(shi)驗結(jie)果:在需要重新計算(suan)的試(shi)樣行上單(dan)擊(ji)鼠標右(you)鍵,出現(xian)“計算(suan)結(jie)果”菜單(dan)項(xiang),單(dan)擊(ji)“計算(suan)結(jie)果”,軟件自(zi)動重新計算(suan)結(jie)果。試(shi)驗完成后,點“保存(cun)”按(an)鈕保存(cun)試(shi)驗機記錄;試(shi)驗結(jie)束(shu)后,單(dan)擊(ji)返車按(an)鈕,回到試(shi)驗啟(qi)動的初(chu)始位置。
保存:
5)曲線參數設(she)置界(jie)面如圖所示(shi):
該界面中我們選擇曲線類型:如:負荷-位移曲線、應力-應變曲線、力-時間;位移-時間曲線等等,通過位移-時間曲線我們可以觀察試驗速度的精確度,單擊色塊修改該曲線顏色,如圖所示:6)試驗報告
點擊“試驗報告”按鈕,進入試驗報告界面如圖所示,可以查看試驗報告,設置打印選項等;
單擊“上一頁”“下一頁”按鈕,進行翻頁察看報告;
4、導出試驗報告
將試驗報告導(dao)出(chu)到網(wang)(wang)頁文(wen)(wen)件(jian)或 Excel 中,便于修改和發布(bu):單(dan)擊“網(wang)(wang)頁文(wen)(wen)件(jian)或EXCEL”按(an)鈕,在如下圖所示(shi)界面中選擇導(dao)出(chu)類型(xing),填(tian)寫文(wen)(wen)件(jian)名,然后(hou)點擊“保存(cun)”按(an)鈕,數據導(dao)出(chu)后(hou)自動(dong)打開顯(xian)示(shi)。
網頁(ye)文件或(huo)EXCEL:
單(dan)擊(ji)(ji)工具條上的“打(da)開(kai)(kai)記錄”按鈕,或選擇(ze)(ze)“文件”菜單(dan)的“打(da)開(kai)(kai)記錄”菜單(dan)項,調出打(da)開(kai)(kai)對話(hua)框;選擇(ze)(ze)拉伸試驗類型(xing),在列表選擇(ze)(ze)試驗記錄,然(ran)后單(dan)擊(ji)(ji)“打(da)開(kai)(kai)”按鈕,或雙擊(ji)(ji)該條目,打(da)開(kai)(kai)該試驗記錄。
打開記錄:
刪除試驗記錄:先選中試驗記錄,然后單擊“刪除”按鈕。若同時刪除多條試驗記錄,按住 shift 鍵,選擇要刪除的條目,然后單擊“刪除”按鈕。