金屬拉伸試驗應該注意的幾個問題

1、金屬拉伸試驗應該注意的幾個問題金屬拉伸試驗應該注意的幾個問題引伸計引伸計如果需要做σ0.2，就需要引伸計。一般結構鋼機械性能試驗不用引伸計。引伸計一般用于屈服強度臺階不明顯的材料。不要引伸計的拉伸曲線，是把標距以外的變形等干擾都包含進曲線了。試驗的可靠性或稱準確性值得商榷。用引伸計才是最準確的。引申計的量程小，一般用在屈服和屈服之前使用，如在屈服后繼續(xù)使用，會損壞引申計，引申計用來測量彈性模量，如用一般的差動編碼器測量，計算結果會和真實

2、的彈性模量差一個數(shù)量級，由標距造成的，引伸計在測量中精度高，但是量程小，所以一般試驗機進行拉伸壓縮試驗都不用引伸計，除非測量彈性模量和要求很高的精度時，而一般試驗，一般的差動編碼器測位移精度足夠引申計是用來測量變形部分延伸率的，如果不用引伸計就不能得到應力應變曲線，因為此時得到的應變把拉伸機齒輪空轉(zhuǎn)及位移和非測試部分的位移都算上了。但是不用引伸計還是可以得到抗拉強度的，另外對于有屈服平臺的材料也能得到屈服強度，但是對于沒有屈服平臺就是連

3、續(xù)屈服的材料就沒辦法得到屈服強度了。關于引伸計除了通產(chǎn)所見的機械引伸計外，目前比較流行的是激光引伸計，測試時有激光打在樣品上作為測量位移的標定。這樣就能測試機械引伸計所無法測的叫做postunifmelongation的參量，即試樣發(fā)生頸縮后到斷裂前的延伸率。這個參量在表征帶孔件沖壓時擴孔率時非常重要。拉伸試驗金屬雖然說每一個試驗機廠家對金屬拉伸都很熟悉，但是真正完全能夠把標準以及標準后面的理由吃透的廠家并不多，所以現(xiàn)在每一個試驗機廠家

4、在指導用戶完成金屬拉伸試驗的時候一般是從他們自己設備的能力出發(fā)，以最簡單的方式來完成試驗，比如全部以橫梁位移的速度來完成整個試驗過程。金屬拉伸試驗還是有很多細節(jié)問題非常值得我們重視。首先是拉伸速度的問題。在彈性變形階段，金屬的變形量很小而拉伸載荷迅速增大。這時候如果以橫梁位移控制來做拉伸試驗，那么速度太快會導致整個彈性段很快就被沖過去。以彈性模量為200Gpa的普通鋼材為例，如果標距為50mm的材料，在彈性段內(nèi)如以10mmmin的速度進

5、行拉伸試驗，那么實際的應力速率為200000Nmm2S110mmmin1min60S150mm=666Nmm2S1一般的鋼材屈服強度就小于600Mpa，所以只需要1秒鐘就把試樣拉到了屈服，這個速度顯然太快。所以在彈性段，一般都選擇采用應力速率控制或者負荷控制。塑性較好的材料試樣過了彈性段以后，載荷增加不大，而變形增加很快，所以為了防止拉伸速度過快，一般采用應變控制或者橫梁位移控制。所以在GB2282002里面建議了，“在彈性范圍和直至上

6、屈服強度，試驗機夾頭的分離速率應盡可能保持恒定并在規(guī)定的應力速率的范圍內(nèi)（材料彈性模量E（Nmm2）＜150000，應力速率控制范圍為2—20（Nmm2）?s1、材料彈性模量E（Nmm2）≥150000，應力速率控制范圍為6—60（Nmm2）?s1。若僅測定下屈服強度，在試樣平行長度的屈服期間應變速率應在0.00025s～0.0025s之間。平行長度內(nèi)的應變速率應盡可能保持恒定。在塑性范圍和直至規(guī)定強度（規(guī)定非比例延伸強度、規(guī)定總延伸強

7、度和規(guī)定些力值傳遞環(huán)節(jié)間存在較大的間隙等因素，它在舊機器上出現(xiàn)的概率較大。由于機器在使用一段時間后，各相對運動部件間會產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，使得摩擦系數(shù)明顯降低，最直觀的表現(xiàn)為夾塊的鱗狀尖峰被磨平，摩擦力大幅度的減小。當試樣受力逐漸增大達到最大靜摩擦力時，試樣就會打滑，從而產(chǎn)生虛假屈服現(xiàn)象。如果以前使用該試驗機所作試驗屈服值正常，而現(xiàn)在所作試驗屈服值明顯偏低，且在某些較硬或者較脆的材料試驗時現(xiàn)象尤為明顯，則一般應首先考慮是這一原因。這時需及時進

8、行設備的大修，消除間隙，更換夾塊。二、試驗機測控環(huán)節(jié)的影響試驗機測控環(huán)節(jié)是整個試驗機的核心，隨著技術的發(fā)展，目前這一環(huán)節(jié)基本上采用了各種電子電路實現(xiàn)自動測控。由于自動測控知識的深奧，結構的復雜，原理的不透明，一旦在產(chǎn)品的設計中考慮不周，就會對結果產(chǎn)生嚴重的影響，并且難以分析其原因。針對材料屈服點的求取最主要的有下列幾點：1、傳感器放大器頻帶太窄由于目前試驗機上所采用的力值檢測元件基本上為載荷傳感器或壓力傳感器，而這兩類傳感器都為模擬小信

9、號輸出類型，在使用中必須進行信號放大。眾所周知，在我們的環(huán)境中，存在著各種各樣的電磁干擾信號，這種干擾信號會通過許多不同的渠道偶合到測量信號中一起被放大，結果使得有用信號被干擾信號淹沒。為了從干擾信號中提取出有用信號，針對材料試驗機的特點，一般在放大器中設置有低通濾波器。合理的設置低通濾波器的截止頻率，將放大器的頻帶限制在一個適當?shù)姆秶?，就能使試驗機的測量控制性能得到極大的提高。然而在現(xiàn)實中，人們往往將數(shù)據(jù)的穩(wěn)定顯示看的非常重要，而忽略

10、了數(shù)據(jù)的真實性，將濾波器的截止頻率設置的非常低。這樣在充分濾掉干擾信號的同時，往往把有用信號也一起濾掉了。在日常生活中，我們常見的電子秤，數(shù)據(jù)很穩(wěn)定，其原因之一就是它的頻帶很窄，干擾信號基本不能通過。這樣設計的原因是電子秤稱量的是穩(wěn)態(tài)信號，對稱量的過渡過程是不關心的，而材料試驗機測量的是動態(tài)信號，它的頻譜是非常寬的，若頻帶太窄，較高頻率的信號就會被衰減或濾除，從而引起失真。對于屈服表現(xiàn)為力值多次上下波動的情況，這種失真是不允許的。就萬能

11、材料試驗機而言，筆者認為這一頻帶最小也應大于10HZ，最好達到30HZ。在實際中，有時放大器的頻帶雖然達到了這一范圍，但人們往往忽略了AD轉(zhuǎn)換器的頻帶寬度，以至于造成了實際的頻帶寬度小于設置頻寬。以眾多的試驗機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用的AD7705、AD7703、AD7701等為例。當AD轉(zhuǎn)換器以“最高輸出數(shù)據(jù)速率4KHZ”運行時，它的模擬輸入處理電路達到最大的頻帶寬度10HZ。當以試驗機最常用的100HZ的輸出數(shù)據(jù)速率工作時，其模擬輸入處理電

12、路的實際帶寬只有0.25HZ，這會把很多的有用信號給丟失，如屈服點的力值波動等。用這樣的電路當然不能得到正確試驗結果。2、數(shù)據(jù)采集速率太低、數(shù)據(jù)采集速率太低嚴格來說這需要許多的專用測試儀器及專業(yè)人員來完成。但通過下面介紹的簡嚴格來說這需要許多的專用測試儀器及專業(yè)人員來完成。但通過下面介紹的簡單方法，可做出一個定性的認識。當一個系統(tǒng)的采樣分辨率達到幾萬分之一以上，而顯示數(shù)據(jù)依然沒有波動或顯示數(shù)據(jù)具有明顯的滯后感覺時，基本可以確定它的通頻帶