测量技术专家李武松首次公布金属5种拉伸性能,你知道哪几种?

台州首丰仪器仪表有限公司

测量技术专家李武松说:拉力试验机用于金属及非金属(含复合材料)的拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂、保载、松弛、往复等项的静力学性能测试分析研究,可求出最大力、抗拉强度、弯曲强度、压缩强度、弹性模量、断裂延伸率、屈服强度等参数。可自动求取ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5 、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等试验参数,并可根据GB、ISO、DIN、ASTM、JIS等国内、国际相关标准进行试验和提供数据。

三、主要技术参数

序号

项目名称

技术指标

1

最大试验力

 1000N(可另加配传感器来扩展测力范围)

2

准确度等级

 0.5级

3

试验力测量范围

 0.2%~100%FS(满量程)

4

试验力示值误差

示值的0.5%以内

5

试验力分辨率

6

变形测量范围

0.2%~100%FS

7

变形示值误差

示值的±0.5%以内

8

变形分辨率

9

位移示值误差

示值的±0.5%以内

10

位移分辨率

 0.03um

11

力控速率调节范围

0.005~5%FS/s

12

力控速率控制精度

速率<0.05%FS/s时,为设定值的±2%以内

速率≥0.05%FS/s时,为设定值的±0.5%以内

13

变形速率调节范围

0.005~5%FS/s

14

变形速率控制精度

速率<0.05%FS/s时,为设定值的±2%以内

速率≥0.05%FS/s时,为设定值的±0.5%以内

15

位移速率调节范围

0.001~500mm/min

16

位移速率控制精度

速率<0.5mm/min时,为设定值的±1%以内

速率≥0.5mm/min时,为设定值的±0.2%以内

17

有效拉伸行程

650mm-850mm(可根据用户需求定做)

18

有效压缩行程

650mm-850mm

19

主机外形尺寸(长×宽×高)

(450×370×1260)mm

 (450×370×1460)mm

20

主机重量

约90Kg

21

电源

 220V,50Hz,0.5kW

四、性能特点

(一)机械工艺结构:

主机架主要由底座、三根立柱和一根丝杠构成单臂框架结构;传动加载系统采用交流伺服电机及同步齿形带减速装置,带动高精密滚珠丝杠转动,再驱动移动横梁实现加载。本机造型美观,稳定性好,刚性大,控制精度高,工作效率高,噪音低,节能环保。

(二)控制及测量系统:

本机采用先进的Test4.0全数字闭环控制系统进行控制及测量,采用电脑进行试验过程及试验曲线的动态显示,并进行数据处理。试验结束后可通过图形处理模块对曲线放大进行数据再分析编辑,性能达到国际先进水平。

1.实现专用的位移、变形、速度闭环控制。

试验过程中,可灵活更改试验速度及试验方法,以使试验方案更加灵活、更加充实;

1.1多层保护:具有软件和硬件两级保护功能,可实现对试验机的过载、过流、过压、欠压、过速、限位等多种安全保护方式;

1.2路高速24位A/D转换通道,有效码值分辨率最高可达±30万分之一,实现了内外不分档,且全程分辨率不变;

1.3采用232或串口通讯,数据传输稳定可靠,抗干扰能力强;

1.4采用3路脉冲信号捕获通道(3路脉冲信号分别为1路位移和2路大变形信号),并且采用目前最先进的四倍频技术,使有效脉冲数量放大四倍,大大提高了信号的分辨率,最高捕获频率为5MHz;

1.5一路伺服电机数字驱动信号,PWM输出的最高频率为5MHz,最低为0.01Hz。

2.※控制及测量系统的技术优势:

2.1Test4.0全数字闭环控制系统

Test4.0全数字闭环控制系统是我公司最新研发的新一代试验机专业控制系统,它采用了当前国际最先进的伺服电机专业控制芯片和多通道数据采集处理模块,保证了系统采样的一致性和高速有效的控制功能,确保了系统的先进性。系统设计上尽量使用硬件模块,保证了产品的稳定可靠。

2.2高效专业的控制平台

Test4.0是专用于自动控制的IC,内部是DSP+MCU的组合。它集成了DSP运算速度快和MCU对I/O口控制能力强的优点,其整体性能明显优于单纯的DSP或32位单片机。其内部集成了硬件的电机控制所需模块,例如:PWM,QEI等。使系统的关键性能完全由硬件模块保证,保证了系统的安全平稳运行。

3.以硬件为基础的并行采样模式

本系统的另一亮点是采用了专用ASIC芯片。通过ASIC芯片可对试验机各传感器信号实现同步采集,使我们在国内首家实现真正以硬件为基础的并行采样模式,避免了以往对各传感器通道分时采样造成的载荷和变形不同步的问题。

4.位置脉冲信号硬件滤波功能

光电编码器位置捕获模块采用专用硬件模块,内置24级滤波器,对采集的脉冲信号进行整形滤波,避免了位置脉冲捕获系统因干扰脉冲的出现而造成错误计数,更有效的保证了位置精度,使位置脉冲捕获系统能稳定可靠的工作。

5.控制功能底层实现

专用ASIC芯片分担了采样、状态监控等一系列外围工作,而通讯等相关工作由内部硬件模块实现,所以DSC更能专注于控制PID计算等主体工作,不仅更加可靠,而且控制的响应速度更快,从而使我们的系统由控制板最底层运算就完成了PID调整与控制输出,真正实现了闭环控制在系统底层完成。

6.Test4.0软件的性能特点:

用户界面支持Windows 98、Windows Me、Windows XP,实时曲线显示及处理,图形图像化,软件结构模块化,数据的存储和处理基于MS-ACCESS数据库,便于与OFFICE等办公软件连接。

6.1.用户权限分级管理模式

用户登陆后,系统根据其权限开放相应的操作功能模块。超级管理员具有最高权限,可进行用户权限管理,给不同操作员授权不同的操作模块。

6.2.拥有强大的试验管理功能,试验单位可根据需求任意设定。

可根据不同的标准编辑相应的试验方案,试验时只要选择相应的试验方案,即可根据标准要求完成试验,并输出满足标准要求的试验报告。试验过程及设备状态实时显示,如:设备运行状态、程序控制运行步骤、引伸计是否切换完成等。

6.3.强大的曲线分析功能

可选择负荷-变形、负荷-时间等多种曲线,实时显示其中一种或多种。同组试样的曲线可使用不同颜色迭加对比,遍历曲线,试验曲线上的任意段可进行局部放大分析,并且支持在试验曲线上显示和标注各特征点,还可以在曲线上自动或手动取点进行对比分析,标注了特征点的曲线亦可以在试验报告中打印输出。

6.4.试验数据自动存储,避免因意外造成的试验数据丢失。

具有试验数据模糊查询功能,可根据不同的条件快速查找所完成的试验数据和结果,实现试验结果再现,还可将不同时间或批次进行的同一试验方案的数据合并打开,进行对比分析。数据备份功能还可将之前存储的数据另行保存和查看。

6.5.MS-ACCESS数据库保存格式与软件的扩展能力

Test4.0软件的核心是基于MS-ACCESS数据库,可与Office办公软件接口,将报告存储为WORD格式或EXCEL格式;另外使原始数据得以开放,用户可通过数据库查阅原始数据,便于材料研究,充分发挥测量数据的效能。

6.6.另加引伸计可自动求取ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等试验参数,参数可自由设定,并能打印所作的图形。

7.可设定屈服后去掉引伸计功能

Test4.0软件自动判断,在试样屈服结束后将变形切换为位移采集,并在信息栏中提醒用户“变形切换结束,可以去掉引伸计”。

7.1自动返回:移动横梁可自动返回试验初始位置。

7.2自动校准:负荷、伸长可按所加标准值自动标定。

8.量程模式:全量程不分档

8.1)模块单元:多种附件灵活互换,模块化的电气硬件便于功能扩展和维修;

8.2)自动切换:试验过程中显示曲线根据试验力和变形量大小自动变换量程。

9.本设备所满足的标准:

 9.2)要求的试验方法标准: GB/T 228-2010、GB/T 14452-93、GB/T 7314-2005。也可根据客户要求选择其它相应的标准(不超过5个)。

拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时,当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力,称屈服点或称物理屈服强度,用σS(帕)表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点,通常把材料产生的残余塑性变形为0.2%时的应力值作为屈服强度,称条件屈服极限或条件屈服强度,用σ0.2 表示。材料在断裂前所达到的最大应力值,称抗拉强度或强度极限,用σb(帕)表示。

接下来简单介绍了5种相应的拉伸性能。

1、屈服和屈服强度


很多结构设计中我们需要确保在施加应力的条件下只会发生弹性形变。某一个结构或者组件在经历了塑性变形或者说形状发生了永久性的变化之后可能就无法满足其应用的功能要求。屈服发生的点可以通过应力-应变曲线最初开始偏离线性关系的位置来确定,该点我们有时候称之为弹性极限。然而该点的精确位置较难测定。直线与应力-应变曲线弯向塑性变形区间的交点所对应的应力被定义为屈服强度。

对于具有非线性弹性区间的材料来说,不可能使用应变截距的方法,通常将产生某特定程度应变所需的应力定义为屈服强度。弹性-塑性转变十分明显而且出现非常突然,我们称这种想象为屈服点现象。在上屈服点处,塑性形变由工程应力的明显下降开始。形变在某上下范围浮动的应力值之内持续发生,我们称该应力为下屈服点。接下来应力随着应变的增加而升高。对于具有这种效应的金属来说,其屈服强度被认为是与下屈服点相关的平均应力值,因为该应力比较明显且对测试过程的敏感性较低。因此对于这些材料来说,我们没有必要使用应变截距的方法。

2、拉伸强度


在屈服发生之后,使金属继续发生塑性形变所需的应力增长到最大值,然后开始下降并最终发生断裂。拉伸强度就是对应于工程应力——应变曲线最高点的应力值。该强度对应于构件所能承受的最大拉伸应力。如果持续施加应力则会发生断裂。到该点之前,拉伸试样较细部分的形变都是一致的。然而,在该最大应力处,拉伸试样的某点会开始缩小或产生一个脖颈,之后的所有形变都将局限与该脖颈处。我们称该现象为颈缩处。断裂强度对应于断裂发生时的应力值。

3、延展性


延展性是另一个重要的力学性能。它是衡量材料在断裂前所能够承受的塑性变形程度的物理量。一个金属在断裂时发生了很少或没有塑性形变的特性被称为脆性。延展性可定量表达为伸长率或断面收缩率。伸长率,%EL,是断裂时塑性应变的百分比,或

式中,lf 断裂时的长度,l0 为初始标记长度。由于断裂时大部分塑性变形度局限于颈所缩区域。因此%EL的大小将依赖于试样的标距长度。初始标距长度l0越短,颈缩处的伸长所占的比例就越大,最终的%EL值就越大。因此,当我们在应用伸长率时需要给定初始标距长度,一般来说是50mm。

断面收缩率,%RA的定义式为:

式中,A0为初始横截面积;Af为断裂时的横截面积。断面收缩率的值既不依赖于l0,也不依赖于A0。而且,对于任一给定材料,其%EL和%RA的值一般来说是不一样的。大多数金属在室温条件下都会呈现一定程度的延展性,然而,有些金属在温度下降后会变为脆性。

对于材料延展性的了解之所以十分重要的原因主要体现在两个方面。首先,它可以告诉设计者某一材料结构在断裂前会经历的塑性变形的程度。其次,它规定了材料在成型加工过程中可以接受的塑性变形范围。如果在设计应力值计算中出现了误差,有些材料可能只会发生局部形变而不会断裂,我们称这些延展性相对较好的材料是“宽容的”。

我们近似地认为那些断裂应变小于5%的材料为脆性材料。总的来说,我们可以通过拉伸应力-应变测试得到金属的几个重要力学性能。在室温下的屈服强度、拉伸强度以及延展性值。这些性能对于材料所经历的形变、杂质或任何热处理过程都十分敏感。弹性模量是对上述这些因素较不敏感的一个力学参数。和弹性模量一样,屈服强度和拉伸强度都会随着温度的升高而下降。这与延展性相反,延展性会随温度的升高而得到增强。

4、回弹性


回弹性是指材料在弹性形变过程中吸收能量,并在卸载过程中将该能量释放并恢复初始状态的能力。与该性能相关的物理量为回弹模量,即使材料从无载荷初始状态加载至发生屈服所需要的单位体积应变能。

5、韧性


韧性是一个很多情况下都会被用到的力学术语。其中一种情况下,韧性是指材料中有裂纹存在时,改材料的抗断裂能力。由于制造零缺陷的材料几乎不可能的,因此断裂韧性是所有结构材料的一个主要考虑因素。另外一种对韧性的定义式材料吸收能量以及在断裂前经受塑性变形的能力。对于动态加载条件以及有缺口存在时,缺口韧性一般通过冲击测试进行评估。对于静态的情况,金属韧性的测量可以通过拉伸应力-应变的结果进行确认,强韧的金属必须具备强度又具备韧。

测试标准:

  • GB/T 228.1-2010 金属材料 拉伸试验 第1部分 室温试验方法

  • ASTM E8 / E8M - 16a Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials

  • GB/T 1040.1-2006 塑料 拉伸性能的测定 第1部分:总则

  • ISO 527.2-2012 塑料—拉伸性能的测定—第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件

  • ASTM D638ASTM D638-2003 中文版 塑料拉伸性能测定方法

  • GB/T 2039-2012  金属材料单轴拉伸蠕变试验方法

  • GBT 17600.1-1998 钢的伸长率换算 第1部分:碳素钢和低合金钢

  • GBT 17600.2-1998 钢的伸长率换算 第2部分:奥氏体钢

检测运营中心:

台州首丰仪器仪表有限公司  

Add: 浙江省玉环市芦浦经济开发区

机床运营中心:

浙江北一机电有限公司     

Add: 浙江省玉环市汽摩工业园区 

机床事业部                       机器人事业部  

自动化事业部                  工装制造事业部 

量具制造事业部               国际贸易事业部 

进出口事业部                  硬度测试事业部 

工装检具事业部               材质分析事业部 

力学事业部                          激光事业部  

软件开发事业部              环境试验事业部 

探伤测试事业部                    律师事务所 

检具事业部                          电器事业部 

网络事业部                    广告设计事业部 

您可能还会对下面的文章感兴趣: