金屬工藝性能試驗

1、金屬工藝性能試驗金屬工藝性能試驗上海材料研究所檢測中心上海材料研究所檢測中心凌霄凌霄力學(xué)性能與工藝性能力學(xué)性能與工藝性能 力學(xué)性能：材料在外力作用下應(yīng)力與力學(xué)性能：材料在外力作用下應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系；它是材料的使用性能；應(yīng)變的關(guān)系；它是材料的使用性能；結(jié)構(gòu)強度設(shè)計的依據(jù)。結(jié)構(gòu)強度設(shè)計的依據(jù)。 工藝性能：材料適應(yīng)某種加工工藝的工藝性能：材料適應(yīng)某種加工工藝的能力。它是力學(xué)性能試驗的一種補充能力。它是力學(xué)性能試驗的一種補充試驗。試驗。特點特點 試驗過程與材料的加工工藝過程、使試驗過程與材料的加工工藝過程、使用條件相似。用條件相似。 試驗結(jié)果能反映材料的宏觀塑性、韌試驗結(jié)果能反映材料的宏觀塑性、韌性及

2、部分外表質(zhì)量問題。性及部分外表質(zhì)量問題。 試樣容易加工。試樣容易加工。 試驗方法簡便，無需復(fù)雜的試驗設(shè)備試驗方法簡便，無需復(fù)雜的試驗設(shè)備即可實現(xiàn)。即可實現(xiàn)。分類分類 棒材：頂鍛試驗、彎曲試驗等棒材：頂鍛試驗、彎曲試驗等 型材：展平彎曲、反復(fù)彎曲等型材：展平彎曲、反復(fù)彎曲等 板材：彎曲、反復(fù)彎曲、鍛平、杯突等板材：彎曲、反復(fù)彎曲、鍛平、杯突等 管材：液壓、擴口、縮口、彎曲、壓扁、管材：液壓、擴口、縮口、彎曲、壓扁、卷邊等卷邊等 線材：反復(fù)彎曲、扭轉(zhuǎn)等線材：反復(fù)彎曲、扭轉(zhuǎn)等 絲、帶材：絲、帶材：常用試驗標(biāo)準(zhǔn)常用試驗標(biāo)準(zhǔn) 金屬材料金屬材料 彎曲試驗方法彎曲試驗方法(GB/T232-1999) 金屬管

3、金屬管 擴口試驗方法擴口試驗方法(GB/T 242-1997) 金屬管金屬管 壓扁試驗方法壓扁試驗方法(GB/T 246-1997) 焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法（GB/T2653-1989） 金屬材料金屬材料 薄板和薄帶埃里克森杯突試驗薄板和薄帶埃里克森杯突試驗(GB/T4156-2007)試驗標(biāo)準(zhǔn)試驗標(biāo)準(zhǔn) 金屬材料金屬材料 頂鍛試驗方法（頂鍛試驗方法（GB/T233-2000) 金屬管金屬管 彎曲試驗方法彎曲試驗方法(GB/T 244-1997) 金屬管金屬管 卷邊試驗方法卷邊試驗方法(GB/T 245-1997) 金屬材料金屬材料 反復(fù)彎曲試驗方法反復(fù)彎曲試驗方法

4、(GB/T235-1999) 金屬材料金屬材料 線材線材 反復(fù)彎曲試驗方法反復(fù)彎曲試驗方法(GB/T238-2002) 金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗方法金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗方法(GB/T239-1999) 金屬材料金屬材料 線材線材 纏繞試驗方法纏繞試驗方法(GB/T2976-2004)金屬彎曲試驗金屬彎曲試驗 目的：定性檢驗在給定試驗條件下，試樣目的：定性檢驗在給定試驗條件下，試樣承受彎曲變形的能力，并揭露其缺陷。承受彎曲變形的能力，并揭露其缺陷。 原理：將一定形狀和尺寸的試樣放置于彎原理：將一定形狀和尺寸的試樣放置于彎曲裝置上曲裝置上,以規(guī)定直徑的彎心將試樣彎曲到以規(guī)定直徑的彎心將試樣彎曲到所要求的角度后

5、所要求的角度后,卸除試驗力檢查試樣承受卸除試驗力檢查試樣承受變形的能力。變形的能力。 彎曲試驗與彎曲力學(xué)性能試驗區(qū)別：前者彎曲試驗與彎曲力學(xué)性能試驗區(qū)別：前者定性后者定量；前者用于韌性材料后者用定性后者定量；前者用于韌性材料后者用于脆性材料。于脆性材料。取樣定義取樣定義 縱向縱向 ：試樣長軸平行于軋制或鍛造時的最：試樣長軸平行于軋制或鍛造時的最大延伸方向大延伸方向 橫向橫向 ：試樣長軸垂直于軋制或鍛造時的最：試樣長軸垂直于軋制或鍛造時的最大延伸方向大延伸方向 徑向徑向 ：試樣長軸沿圓半徑方向且垂直于軸：試樣長軸沿圓半徑方向且垂直于軸向向 切向切向 ：試樣長軸沿圓周方向且垂直于軸向：試樣長軸沿圓

6、周方向且垂直于軸向彎曲試樣通則彎曲試樣通則 試樣可為圓形、方形、長方形或多邊形橫截試樣可為圓形、方形、長方形或多邊形橫截面。面。 取樣位置、方向按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或取樣位置、方向按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T2975 彎曲表面不得有劃痕和損傷。彎曲表面不得有劃痕和損傷。 方形和長方形試樣的棱邊應(yīng)銼圓，其半徑不方形和長方形試樣的棱邊應(yīng)銼圓，其半徑不應(yīng)大于厚度應(yīng)大于厚度1/10。 棱邊倒圓時不應(yīng)形成影響結(jié)果的橫向毛刺、棱邊倒圓時不應(yīng)形成影響結(jié)果的橫向毛刺、傷痕或刻痕。傷痕或刻痕。 用機加工方法去除剪切或火焰切割等形成的用機加工方法去除剪切或火焰切割等形成的影響材料性能的區(qū)域，并保留一側(cè)原表面。影響材料性能的區(qū)域，并

7、保留一側(cè)原表面。 彎曲試驗時，原表面應(yīng)位于彎曲的拉伸面。彎曲試驗時，原表面應(yīng)位于彎曲的拉伸面。彎曲試樣尺寸寬度彎曲試樣尺寸寬度 按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定時：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定時：產(chǎn)品寬度產(chǎn)品寬度20mm-試樣采用原寬度試樣采用原寬度產(chǎn)品寬度產(chǎn)品寬度20mm 厚度厚度3mm-試樣寬度為試樣寬度為20mm5mm 厚度厚度3mm-試樣寬度為試樣寬度為2050mm彎曲試樣尺寸厚度彎曲試樣尺寸厚度 按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定時：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定時：產(chǎn)品厚度產(chǎn)品厚度25mm-試樣采用原厚度試樣采用原厚度產(chǎn)品厚度產(chǎn)品厚度25mm-機加工減薄至機加工減薄至25m

8、m彎曲試樣尺寸直徑彎曲試樣尺寸直徑 產(chǎn)品直徑產(chǎn)品直徑50mm-試樣采用原橫截面，如試試樣采用原橫截面，如試驗機能力不足，對直徑超過驗機能力不足，對直徑超過3050mm的產(chǎn)的產(chǎn)品，可加工成橫截面內(nèi)切圓直徑品，可加工成橫截面內(nèi)切圓直徑25mm的的試樣。試樣。 產(chǎn)品直徑產(chǎn)品直徑50mm-可加工成橫截面內(nèi)切圓可加工成橫截面內(nèi)切圓直徑直徑25mm的試樣。的試樣。 鋼筋類產(chǎn)品一般均應(yīng)以其全截面進行試驗。鋼筋類產(chǎn)品一般均應(yīng)以其全截面進行試驗。 非仲裁試驗，經(jīng)協(xié)議可用寬度和厚度大于以非仲裁試驗，經(jīng)協(xié)議可用寬度和厚度大于以上規(guī)定的試樣。上規(guī)定的試樣。焊接試板彎曲焊接試板彎曲術(shù)語術(shù)語 橫彎：焊縫軸線與試樣縱軸垂直

9、時的彎曲。橫彎：焊縫軸線與試樣縱軸垂直時的彎曲。 縱彎：焊縫軸線與試樣縱軸平行時的彎曲。縱彎：焊縫軸線與試樣縱軸平行時的彎曲。 正彎：試樣受拉面為焊縫正面的彎曲。正彎：試樣受拉面為焊縫正面的彎曲。 雙面不對稱焊縫、焊縫最大寬度面為正面；雙面雙面不對稱焊縫、焊縫最大寬度面為正面；雙面對稱焊縫，先焊面為正面。對稱焊縫，先焊面為正面。 背彎：試樣受拉面為焊縫背面的彎曲。背彎：試樣受拉面為焊縫背面的彎曲。 側(cè)彎：試樣受拉面為焊縫縱剖面的彎曲。側(cè)彎：試樣受拉面為焊縫縱剖面的彎曲。 焊接試板彎曲分類：橫向正彎、橫向背彎、焊接試板彎曲分類：橫向正彎、橫向背彎、橫向側(cè)彎、縱向正彎、縱向背彎。橫向側(cè)彎、縱向正彎

10、、縱向背彎。焊接試板彎曲試樣尺寸焊接試板彎曲試樣尺寸 橫彎試樣：厚度為焊接接頭的試件厚度，橫彎試樣：厚度為焊接接頭的試件厚度，寬度寬度1.5試件厚度（最小試件厚度（最小20mm）；）； 側(cè)彎試樣：厚度側(cè)彎試樣：厚度10mm，寬度等于焊接，寬度等于焊接接頭母材厚度；接頭母材厚度； 樣胚原則上取焊板的全厚度，如無法實現(xiàn)樣胚原則上取焊板的全厚度，如無法實現(xiàn)(例如例如:對于橫彎厚度大于對于橫彎厚度大于30mm ;對于側(cè)彎對于側(cè)彎厚度大于厚度大于40mm )，則可取多個試樣樣胚，則可取多個試樣樣胚，而且所取的試樣樣胚應(yīng)覆蓋焊板的全厚度而且所取的試樣樣胚應(yīng)覆蓋焊板的全厚度。彎曲試驗設(shè)備彎曲試驗設(shè)備 支輥式

11、彎曲裝置支輥式彎曲裝置L= (d+3a) 0.5 a V型模具式彎曲裝置型模具式彎曲裝置 虎鉗式彎曲裝置虎鉗式彎曲裝置 翻板式彎曲裝置翻板式彎曲裝置L= (d+2a) 26mm彎曲試驗程序及結(jié)果彎曲試驗程序及結(jié)果 試樣在力作用下彎至規(guī)定的彎曲角度后試樣在力作用下彎至規(guī)定的彎曲角度后卸載，并查看試樣受拉表面；卸載，并查看試樣受拉表面； 緩慢施加彎曲力；緩慢施加彎曲力； 按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)評定結(jié)果；按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)評定結(jié)果； 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎曲角度認(rèn)作為最小值，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎曲角度認(rèn)作為最小值，規(guī)定的彎曲半徑認(rèn)作為最大值。規(guī)定的彎曲半徑認(rèn)作為最大值。彎曲試驗的影響因素彎曲試驗的影響因素 寬厚比：寬度越

12、大要求越嚴(yán)格；寬厚比：寬度越大要求越嚴(yán)格； 彎心直徑：直徑越小要求越嚴(yán)格；彎心直徑：直徑越小要求越嚴(yán)格； 彎曲角度：角度越大要求越嚴(yán)格。彎曲角度：角度越大要求越嚴(yán)格。金屬管彎曲試驗金屬管彎曲試驗 定義：在帶槽彎心上將試樣彎曲至規(guī)定程定義：在帶槽彎心上將試樣彎曲至規(guī)定程度，檢驗金屬管承受彎曲塑性變形的能力度，檢驗金屬管承受彎曲塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。并顯示其缺陷的試驗。 目的：檢驗金屬管對彎曲加工的適用性。目的：檢驗金屬管對彎曲加工的適用性。金屬管彎曲試驗金屬管彎曲試驗 彎心應(yīng)具有與管外徑輪廓相適應(yīng)的溝槽。彎心應(yīng)具有與管外徑輪廓相適應(yīng)的溝槽。 彎曲裝置應(yīng)能限制管的橫截面發(fā)生橢圓彎曲裝置

13、應(yīng)能限制管的橫截面發(fā)生橢圓變形（橢圓短軸最小值變形（橢圓短軸最小值原外徑原外徑85%）。）。 對焊接管，如相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊縫位置未做對焊接管，如相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊縫位置未做規(guī)定，焊縫應(yīng)置于試驗位置的中心線。規(guī)定，焊縫應(yīng)置于試驗位置的中心線。金屬管擴口試驗金屬管擴口試驗 定義：將規(guī)定錐度的頂心壓入金屬管一端，使定義：將規(guī)定錐度的頂心壓入金屬管一端，使直徑均勻地擴張至規(guī)定尺寸，檢驗金屬管徑向直徑均勻地擴張至規(guī)定尺寸，檢驗金屬管徑向擴張塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。擴張塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。 原理：用圓錐形頂心擴大管段試樣的一端，直原理：用圓錐形頂心擴大管段試樣的一端，直至擴大端的最大外徑達到

14、相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定至擴大端的最大外徑達到相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值的值D0。 目的：檢驗在給定條件下管子的塑性變形能力，目的：檢驗在給定條件下管子的塑性變形能力，適用于外徑適用于外徑150mm壁厚壁厚10mm管材；管材； 擴口率擴口率：Xd=（D0-D）/D100%金屬管卷邊試驗金屬管卷邊試驗 目的：檢驗圓形橫截面金屬管塑性變形的能目的：檢驗圓形橫截面金屬管塑性變形的能力，適用于外徑力，適用于外徑150mm壁厚壁厚10mm管材；管材； 方法：先擴口，再卷邊方法：先擴口，再卷邊金屬管壓扁試驗金屬管壓扁試驗 定義：將金屬管壓扁至規(guī)定尺寸，檢驗其定義：將金屬管壓扁至規(guī)定尺寸，檢驗其塑性變形能力并顯示其缺

15、陷的試驗。塑性變形能力并顯示其缺陷的試驗。 原理：垂直于管的縱軸方向?qū)σ?guī)定長度的原理：垂直于管的縱軸方向?qū)σ?guī)定長度的試樣或管的端部施加力進行壓扁，直至在試樣或管的端部施加力進行壓扁，直至在力的作用下兩壓板之間的距離達到相關(guān)產(chǎn)力的作用下兩壓板之間的距離達到相關(guān)產(chǎn)品所規(guī)定的值品所規(guī)定的值H。如為閉合壓扁，試樣內(nèi)表。如為閉合壓扁，試樣內(nèi)表面接觸的寬度應(yīng)至少為試樣壓扁后其內(nèi)寬面接觸的寬度應(yīng)至少為試樣壓扁后其內(nèi)寬度的度的1/2。 有時標(biāo)準(zhǔn)要求：有時標(biāo)準(zhǔn)要求：H=(1+)t/(+t/D)金屬管壓扁試驗金屬管壓扁試驗 適用于外徑適用于外徑600mm壁厚壁厚15600mm管材；管材； 試樣長度：試樣長度：10

16、mmL90mm未經(jīng)加工的薄板。未經(jīng)加工的薄板。杯突試驗示意圖杯突試驗示意圖 方法步驟方法步驟 測量試樣厚度測量試樣厚度 加潤滑劑加潤滑劑 將試樣放入壓模并將試樣放入壓模并加約加約10kN壓緊力壓緊力 平穩(wěn)施加壓力直至平穩(wěn)施加壓力直至有裂紋穿透試樣時有裂紋穿透試樣時停機停機 測量壓頭壓入的深測量壓頭壓入的深度，精確到度，精確到0.1mm影響杯突試驗結(jié)果的因素影響杯突試驗結(jié)果的因素 試樣夾緊力試樣夾緊力 潤滑條件潤滑條件 試驗加力速度試驗加力速度 杯突試驗終止（裂紋穿透）點的控制杯突試驗終止（裂紋穿透）點的控制金屬頂鍛試驗金屬頂鍛試驗 定義：對規(guī)定尺寸的試樣進行錘擊或鍛打，定義：對規(guī)定尺寸的試樣進

17、行錘擊或鍛打，檢驗金屬在室溫或熱狀態(tài)下承受頂鍛塑性檢驗金屬在室溫或熱狀態(tài)下承受頂鍛塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。變形的能力并顯示其缺陷的試驗。 鍛壓比：頂鍛后試樣高度與鍛前試樣高度鍛壓比：頂鍛后試樣高度與鍛前試樣高度之比，一般取之比，一般取1/3。 試樣：橫截面尺寸（直徑、內(nèi)切圓直徑）試樣：橫截面尺寸（直徑、內(nèi)切圓直徑）為為630mm，高度，高度h約為直徑的約為直徑的1.5倍倍金屬反復(fù)彎曲試驗金屬反復(fù)彎曲試驗 定義：將試樣一端固定，繞規(guī)定半徑的圓定義：將試樣一端固定，繞規(guī)定半徑的圓柱支座彎曲柱支座彎曲90度，再沿相反方向彎曲的重度，再沿相反方向彎曲的重復(fù)彎曲試驗復(fù)彎曲試驗 目的：檢查金屬線

18、材（目的：檢查金屬線材（0.310mm）、?。?、薄板和薄帶（板和薄帶（3mm）在反復(fù)彎曲中承受塑）在反復(fù)彎曲中承受塑性變形的能力并顯示其缺陷性變形的能力并顯示其缺陷金屬反復(fù)彎曲試驗金屬反復(fù)彎曲試驗 方法步驟方法步驟 查表選取支座半徑查表選取支座半徑及圓柱頂部至撥桿及圓柱頂部至撥桿底部距離底部距離 夾緊試樣下端，并夾緊試樣下端，并將試樣向左彎將試樣向左彎90度度然后返回起始位置然后返回起始位置作為第作為第1次彎曲，再次彎曲，再由此位置向右彎由此位置向右彎90度并回到起始位置度并回到起始位置作為第作為第2次彎曲，依次彎曲，依次連續(xù)進行試驗次連續(xù)進行試驗金屬反復(fù)彎曲試驗金屬反復(fù)彎曲試驗 以每秒以每秒

19、1次的均勻速度進行彎曲操作，直至次的均勻速度進行彎曲操作，直至規(guī)定的彎曲次數(shù)或出現(xiàn)肉眼可見的裂紋規(guī)定的彎曲次數(shù)或出現(xiàn)肉眼可見的裂紋 試樣斷裂的最后一次彎曲不計入彎曲次數(shù)試樣斷裂的最后一次彎曲不計入彎曲次數(shù) 為確保試樣與支座連續(xù)接觸可施加一些張緊力為確保試樣與支座連續(xù)接觸可施加一些張緊力金屬線材纏繞試驗金屬線材纏繞試驗 定義：將線材緊密地纏繞在一定直徑的定義：將線材緊密地纏繞在一定直徑的芯棒上，以規(guī)定圈數(shù)成螺旋線圈芯棒上，以規(guī)定圈數(shù)成螺旋線圈 目的：測定金屬線材在纏繞試驗過程中目的：測定金屬線材在纏繞試驗過程中承受塑性變形的能力承受塑性變形的能力 試樣：直徑為試樣：直徑為0.110mm的金屬線材

20、的金屬線材金屬線材纏繞試驗金屬線材纏繞試驗 試驗程序試驗程序 線材沒有任何扭轉(zhuǎn)，以線材沒有任何扭轉(zhuǎn)，以1圈圈/s的均勻速度的均勻速度以螺旋線形式纏繞在規(guī)定芯棒上以螺旋線形式纏繞在規(guī)定芯棒上 纏繞時，可在自由端加不超過材料抗拉強纏繞時，可在自由端加不超過材料抗拉強度度5的拉緊力的拉緊力 如要求解圈后再纏繞，速度應(yīng)盡可能慢以如要求解圈后再纏繞，速度應(yīng)盡可能慢以防樣品發(fā)熱防樣品發(fā)熱 按規(guī)定檢查試樣表面，一般未發(fā)現(xiàn)裂紋判按規(guī)定檢查試樣表面，一般未發(fā)現(xiàn)裂紋判為合格為合格金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗 單扭定義：試樣繞自身軸線向一個方向均勻單扭定義：試樣繞自身軸線向一個方向均勻旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360度作為一次扭轉(zhuǎn)，至規(guī)定次數(shù)或試度作為一次扭轉(zhuǎn)，至規(guī)定次數(shù)或試樣斷裂樣斷裂 雙扭定義：試樣繞自身軸線向一個方向均勻雙扭定