试验前准备
金属材料拉伸试验采用的标准试样是用样坯经机加工而成的,这一过程通常包括车、铣、刨、磨等过程。每一道机加工工序中均应控制好给进速度和冷却速度,以防止因受热或冷加工硬化而影响材料性能。
对于加工好的标准试样,首先要保证试样尺寸及粗糙度符合标准要求,这是保证试验结果准确性的基础。然后根据试样尺寸,确定并标记试样标距。
标记标距时,要考虑试样材料的特性:
如果材料是脆性的,需要用记号笔涂抹试样表面,然后轻轻划出标距线,选用的记标记笔涂料应确保所作的标记在高温试验后仍能清晰可见。
对于韧性材料,则需要在试样表面打点做标记,这样能够保证标记在高温受热后仍清晰可见。
试验安装
1 试样装卡
在装卡试样之前,应先检查设备和夹具是否处于正常状态。试样装卡时重要的是试样的对中性,试样的对中性直接影响试验结果。
如果拉伸试验机上、下夹头不能对中或者左右存在较大间隙,应借助设备的对中片对夹头进行调节或者采用垫片填充间隙。
对于圆棒试样,推荐用螺纹连接方式进行高温拉伸试验。
对于不同厚度板材试样,在没有适合的夹具工装时,建议采用垫片对间隙部分进行填充,以提高试样的对中性,防止出现偏向加载情况。
一旦出现加载力轴线与试样中心有较大偏离时,试样会承受一定程度的附加弯曲应力。同时,也可能会导致试验过程中试样打滑或非正常断裂.。
2 热电偶安装
对于高温拉伸试验,温度传感器是温度监控系统的关键部件,其控制精度会直接影响试验结果。
目前,使用广泛的K型热电偶,即由镍铬-镍硅两种合金通过焊接形成闭合回路,利用在高温环境下,两种材料之间存在特定的热电势差来测量温度。
K型热电偶的使用温度范围为-200℃—1300℃。依照标准要求,被测试试样表面要求安装热电偶,主要是用于实时监测试样表面的温度变化。热电偶测量端温度应保持恒定,偏差不应超过±0.5℃。
按照标准规定,当试样标距小于50mm时,应在试样平行长度的两端各绑一支热电偶;
当标距大于或等于50mm时,应在试样平行长度的两端和中间各绑一支热电偶。
捆绑两根热电偶时,将试样平行段分成3等份。
捆绑三根热电偶时,先在试样中间捆绑一根,另外两根分别捆绑在两侧。热电偶测量端应垂直于试样表面捆绑,并与试样表面有良好的接触,应避免炉壁热辐射对热电偶的影响。
3 引伸计安装
高温拉伸试验通常使用机械式陶瓷杆高温引伸计。引伸计应安装在试样的中间,刀口必须垂直于试样表面,引伸计的两根支杆要平行于试样且在同一条线上,后再调节引伸计的标距,保证引伸计的标距准确。
由于引伸计支杆比较长,卡持在试样表面后容易出现打滑现象。为了避免打滑,试样安装好之后,先给试样一个小的预加载,然后再安装引伸计。实际操作中,由于陶瓷引伸计本身重量较大,安装引伸计时应调整引伸计的固定装置,使得引伸计上端支杆的夹持力大于下端的,这样才能使引伸计达到受力平衡。
4 高温炉安装
大多数用于金属材料高温拉伸试验的高温炉是竖式对开结构,为了保证炉内垂直方向的炉温均匀,往往采用三区域控制,即对炉体上、中、下电热丝分别进行控温,这样可以在炉膛内获得更长的均热带。
所谓均热带,是指炉温达到试验设定温度并稳定后,在炉膛内某一特定区域温度波动不超过规定范围,即均热带是温度较为稳定的区域。然而,由于存在“热烟气向上”效应,均热带并不在炉体几何中心区域,而是炉体上端较下端更热,即均热带处于炉体中心偏上一点的区域。因此,在试验之前有必要对使用的高温炉进行均热带的测量,以确定均热带的具体区域,并做好位置标记。一旦确定了均热带区域,就可以调节试样上下位置,确保试样的工作段处于高温炉的均热带区域中。
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