金屬彎曲試驗是用規(guī)定尺寸彎心將試樣彎曲至規(guī)定程度,檢驗金屬承受彎曲塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬彎曲試驗可在室溫 (冷彎試驗)或熱狀態(tài)(熱彎試驗)下進(jìn)行。試樣的尺寸和形狀應(yīng)按照金屬材料種類根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。彎曲試驗可在壓力機、特殊試驗機、萬能試驗機或圓口老虎鉗等設(shè)備上進(jìn)行。如無適當(dāng)設(shè)備,經(jīng)雙方協(xié)議許可用手錘、機械錘或彎鉤機進(jìn)行彎曲。金屬彎曲試驗時,在作用力下彎曲程度可分為下列三種類型:
① 達(dá)到某規(guī)定角度α的彎曲;
② 繞著彎心彎到兩面平行的彎曲;
③ 彎到兩面接觸的重合彎曲。
金屬杯突試驗是用球形沖頭將夾緊的金屬板或帶狀試樣壓入規(guī)定尺寸的沖模中直至出現(xiàn)穿透裂紋而測量杯突深度值的試驗。
金屬杯突試驗應(yīng)在10～35℃下進(jìn)行,嚴(yán)格要求時試驗溫度應(yīng)為23℃±5℃,適用于厚度為0.2～2mm,寬度等于或大于90mm的金屬板和帶。試樣邊寬或直徑為90～95mm。金屬杯試驗在裝備有壓模、墊模和沖頭的試驗機上進(jìn)行(見下圖)。金屬杯突試驗時,試樣兩面及沖頭應(yīng)輕微地涂以石墨潤滑脂,調(diào)零后將試樣放在壓模和墊模之間夾緊,恒定的夾緊力約為10kN。在無沖擊的情況下進(jìn)行杯突試驗,沖頭沖壓試樣的速度為5～20mm·min-1。試驗結(jié)束時,將速度降低到接近下限,以便正確地確定裂紋出現(xiàn)的瞬間。
圖 金屬杯突試驗示意圖
1-試驗厚度,用a表示;2-試樣的寬度或直徑;
3-壓模孔徑;4-墊模孔徑;5-壓模外徑;6-墊模外徑;
7-壓模孔內(nèi)側(cè)圓角半徑;8-壓模外側(cè)圓角半徑;
9-墊模外側(cè)圓角半徑;10-壓模孔深度;11-壓模厚度;
12-墊模厚度;13-沖頭球形部分直徑,用d表示;14-杯突深度
金屬杯突試驗后,應(yīng)以達(dá)0.1mm的精確度測量出現(xiàn)穿透裂紋時杯空深度,以IE表示,稱為杯空值。
金屬反復(fù)彎曲試驗是將試樣一端夾緊,在規(guī)定半徑的圓柱形表面上進(jìn)行90的重復(fù)反向彎曲,檢驗金屬及其覆蓋層耐反復(fù)彎曲能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬反復(fù)彎曲試驗僅在室溫下進(jìn)行,它適用于截面積小于或等于120mm2的型截面線材(及條材)和厚度小于或等于5mm的帶材和板材。金屬反復(fù)彎曲試驗時,將試樣垂直地夾緊于試驗機夾口中,以確保試驗過程中試樣不產(chǎn)生位移。在與試驗機夾口相互接觸線呈直角的平面內(nèi)沿左右方向作90°反復(fù)彎曲(如下圖所示),向左彎曲90°再返回向右彎曲90°作為一次反復(fù)彎曲。彎曲速度不得超過每分鐘60次,直到達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的反復(fù)彎曲次數(shù)或試樣斷裂為止。
圖 反復(fù)彎曲示意圖
反復(fù)彎曲試驗在達(dá)到規(guī)定反復(fù)次數(shù)后檢查試樣及其覆蓋層的彎曲部位,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定的情況下,一般如無裂紋、裂口、裂斷、起層或起皮,即認(rèn)為試樣合格。
金屬線材纏繞松懈試驗是將試樣沿螺旋方向以緊密的螺旋圈纏繞在規(guī)定直徑的芯桿上,檢驗有鍍層和無鍍層金屬線材承受纏繞和松懈變形的能力并顯示其缺陷及鍍層結(jié)合牢固性的試驗。
金屬線材纏繞松懈在室溫下進(jìn)行,適用于直徑等于或小于10mm的圓形有鍍層和無鍍層金屬線材。試樣長度應(yīng)符合試驗機的要求。
金屬線材纏繞松懈時,先將試樣放在木墊上用軟質(zhì)錘輕輕打直(有鍍層線材應(yīng)以木錘或橡皮錘輕輕打直)或以平穩(wěn)的壓力壓直。然后將試樣一端固定在試驗機的直徑為D的芯桿上(見下圖),用手或以機械方法拉另一端b,轉(zhuǎn)動芯桿進(jìn)行纏繞,纏繞的螺旋圈應(yīng)貼緊芯桿排列,不得重疊。按照規(guī)定可以每分鐘15圈、20圈或60圈的速度纏繞至規(guī)定圈數(shù),然后以均勻速度進(jìn)行懈圈,懈圈的末端至少保留一個纏圈。如作一倍纏繞試驗,則將試樣彎成U字形,然后將一端繞著另一端纏繞成緊密排列的螺旋圈(見下圖)。
圖 金屬線材纏繞松懈示意圖
圖 一倍纏繞試驗示意圖
金屬線材纏繞松懈試驗后,檢查試樣表面,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定時,如無裂縫、鍍層開裂、脹落等,即認(rèn)為試驗合格。
金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗是將試樣兩端夾緊,一端夾頭圍繞試樣軸線旋轉(zhuǎn),檢驗金屬線材在單向或交變方向扭轉(zhuǎn)時承受塑性變形的能力并顯示材料的均勻性、表面和內(nèi)部缺陷的試驗。
金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗在室溫下進(jìn)行,一般適用于直徑0.3~10.0mm的冷拉及熱軋線材。試驗機兩夾頭間的標(biāo)距長度應(yīng)符合下表規(guī)定。
表 兩夾頭間標(biāo)距長度/mm
金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗時,夾緊在試驗機上的試樣一端不得活動,其縱軸須與夾頭之軸線重合,并施加一拉緊力。扭轉(zhuǎn)速度見下表
表 有關(guān)材質(zhì)的線材直徑選用相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)速度
扭轉(zhuǎn)分為固定方向扭轉(zhuǎn)、交變方向扭轉(zhuǎn)及二重扭轉(zhuǎn)。固定方向扭轉(zhuǎn)是以試樣旋轉(zhuǎn)的一端轉(zhuǎn)動一整圈(360°)作為扭轉(zhuǎn)一次,交變方向扭轉(zhuǎn)是以試樣旋轉(zhuǎn)的一端向任一方向轉(zhuǎn)動一整圈(360°)作為扭轉(zhuǎn)一次,對于不同方向的扭轉(zhuǎn)次數(shù)應(yīng)分別記錄;兩個并排在一起的試樣向同一方向扭轉(zhuǎn)的二重扭轉(zhuǎn),是以旋轉(zhuǎn)夾頭轉(zhuǎn)動一整圈(360°)作為扭轉(zhuǎn)一次。試驗過程中如試樣發(fā)生嚴(yán)重劈裂,則最后一次扭轉(zhuǎn)數(shù)無效。
扭轉(zhuǎn)后用肉眼檢查試樣 (有特殊規(guī)定時也可用放大鏡)全長的扭轉(zhuǎn)均勻度、裂層、斷口形狀和缺陷以及錘擊試樣破壞時裂紋的表現(xiàn),并根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)協(xié)議予以判定。
金屬薄板雙層咬合彎曲試驗是將金屬薄板及其覆層按規(guī)定尺寸及形狀咬合并彎曲,檢驗其塑性變形能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬薄板雙層咬合彎曲試驗在室溫下進(jìn)行,它適用于厚度小于0.8mm的薄板。試樣尺寸約為100mm×150mm,但咬合線應(yīng)不小于150mm。金屬薄板雙層咬合彎曲試驗時,將兩塊薄板試樣按照下圖所示順序進(jìn)行雙層緊密咬合,然后繞垂直于咬合縫的方向彎曲到α角近似為45°。打平(包括打平次數(shù))或不打平應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。彎曲和打平是在木質(zhì)墊板上用木錘進(jìn)行。彎曲時平整的一面作為彎曲外面。試驗時不允許反向彎曲。
圖 雙層緊密咬合順序
試驗后檢驗試樣金屬及其覆蓋層彎曲面,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未作具體規(guī)定的情況下,一般如無裂縫、裂斷或起皮,即認(rèn)為試樣合格。
金屬不淬硬性彎曲試驗是檢驗金屬經(jīng)接近于淬火溫度驟冷后承受規(guī)定彎曲程度的彎曲塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬不淬硬性彎曲試驗在室溫下進(jìn)行。試樣的尺寸和形狀應(yīng)按照金屬材料種類根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。彎曲試驗可在壓力機、專用試驗機、萬能試驗機或圓口老虎鉗等設(shè)備上進(jìn)行。如無適當(dāng)設(shè)備,經(jīng)雙方協(xié)議許可用手錘、機械錘或彎鉤機進(jìn)行彎曲。
金屬不淬硬性彎曲試驗時,在作用力下彎曲程度可分為下列三種類型:
① 達(dá)到規(guī)定角度α的彎曲;
② 繞著彎心彎到兩面平行的彎曲;
③ 彎到兩面接觸的重合彎曲。
彎曲試驗后檢查試樣彎曲處的外面及側(cè)面,在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定的情況下,一般如無裂紋、裂斷或起層,即認(rèn)為試樣合格。
金屬鍛平試驗是將試樣在室溫或熱狀態(tài)下鍛擊至規(guī)定尺寸,檢驗金屬承受規(guī)定程度鍛平變形的能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬鍛平試驗可在室溫或熱狀態(tài)下進(jìn)行。試樣可從金屬條材、帶材、板材及鉚釘上切取。試樣的尺寸和形狀應(yīng)按材料種類根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。金屬鍛平試驗可在壓力機、機械錘或鍛錘上進(jìn)行,也可使用手錘或大錘。當(dāng)進(jìn)行金屬的鍛平試驗時,對于從條材或鉚釘料上切取的試樣,鍛平應(yīng)進(jìn)行到頭部直徑為腿徑的1.5～1.6倍,高度為腿徑的0.4～0.5倍,試驗前從模孔露出以承受鍛平部分的高度規(guī)定為腿徑的1.2倍;對于帶材及板材試樣,應(yīng)鍛擊試樣使其寬度增至有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值,而長度一般應(yīng)等于該值的2倍;試驗鉚釘頭時,鍛平應(yīng)進(jìn)行到鍛后鉚釘直徑和腿部直徑的一定比值時為止,此時腿部的長度等于模孔深度。鍛平試驗后檢查試樣變形部分表面,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定的情況下,一般如無裂縫或裂口,即認(rèn)為試樣合格。
鋼的應(yīng)變時效敏感性試驗是通過對比未經(jīng)應(yīng)變時效與經(jīng)受應(yīng)變時效試樣的沖擊吸收功來測定鋼對應(yīng)時效敏感性的試驗。
鋼的應(yīng)變時效敏感性試驗中的沖擊試驗一般在20℃±5℃溫度下進(jìn)行,適用于厚度大于或等于6mm、其尺寸和形狀應(yīng)能保證切取保留一面軋制面樣坯所需尺寸的鋼板、鋼帶、型鋼及異型鋼。試樣為10mm×10mm×55mm、7.5mmm×10mm×55mm、5mm×10mm×55mm帶缺口的沖擊試樣,建議盡量采用V形缺口沖擊試樣。鋼的應(yīng)變時效敏感性試驗時,經(jīng)受拉伸應(yīng)變(殘余應(yīng)變量,一般低碳鋼為10%,低合金鋼為5%)的樣坯所制備的試樣,在250℃±10℃下均勻加熱而人工時效保溫1h,然后在空氣中冷卻至室溫。在20℃±5℃溫度下按照金屬沖擊試驗方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊試驗,由此測出的應(yīng)變時效沖擊吸收功用AKUS或AKVS表示,然后按照下式確定應(yīng)變時效敏感性系數(shù)C:
式中,AK為未經(jīng)應(yīng)變時效沖擊試樣的沖擊吸收功的平均值;AKS為經(jīng)應(yīng)變時效沖擊試樣的沖擊吸收功的平均值,通常對U形缺口試樣應(yīng)變時效敏感性系數(shù)用Cu表示,對V形缺口試樣用Cv 表示.測定C值時一般不應(yīng)少于6個試樣,3個未經(jīng)應(yīng)變時效,3個經(jīng)受應(yīng)變時效。
金屬線材反復(fù)彎曲試驗是將試樣經(jīng)拔桿孔夾緊于夾口內(nèi),在規(guī)定半徑的彎曲圓弧平面內(nèi)進(jìn)行90°的重復(fù)反向彎曲,檢驗金屬線材的耐反復(fù)彎曲能力并顯示缺陷的試驗。
金屬線材反復(fù)彎曲試驗僅在室溫下進(jìn)行,一般適用于直徑。0.3~10mm的冷拉及熱軋線材。試樣長度為100~150mm,可從線材任意部位切取。按照線材直徑選取試驗機上彎曲圓弧半徑及拔桿孔直徑。金屬線材反復(fù)彎曲試驗時,試樣需經(jīng)過拔桿孔夾緊于夾口(或襯墊)內(nèi),但不準(zhǔn)夾偏,同時線材應(yīng)與通過彎曲圓弧中心線的平面垂直,依次向左方及右方作90°反復(fù)彎曲(如下圖所示)。試樣從起始位置向右彎曲90°作為第一次彎曲,試樣返回至起始位置,再向左彎曲90°作為第二次彎曲,試樣再返回起始位置并重新向右彎90°為第三次彎曲。依次反復(fù)彎曲至有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎曲次數(shù)或試樣折斷為止。記錄彎曲次數(shù)時,試樣折斷時的最后一次彎曲不計。在記錄試驗結(jié)果時,必須注明線材直徑、彎曲圓弧半徑、彎曲次數(shù)及所用標(biāo)準(zhǔn)號。
圖 線材反復(fù)彎曲示意圖
金屬管壓扁試驗是將金屬管壓扁至規(guī)定尺寸,檢驗其塑性變形能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬管壓扁試驗通常在室溫下進(jìn)行,適用于無縫和焊接金屬管。所試金屬管外徑和壁厚的范圍應(yīng)在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和雙方協(xié)議中規(guī)定。試樣長度大致等于金屬管外徑,外徑小于20mm者應(yīng)為20mm,其最大長度則不超過100mm。金屬管壓扁試驗時,將試樣放在兩個平行平板之間,用壓力機或其他方法均勻地壓至有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議中規(guī)定的壓板距離H或內(nèi)壁距離h(見下圖),此距離應(yīng)在負(fù)荷作用下測定。試驗焊接管時,焊縫位置應(yīng)位于同施力方向呈90°的位置(見下圖)。壓扁速度應(yīng)為20~50mm·min-1。壓扁試驗后,檢查試樣彎曲變形處,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定時,一般如無裂縫、裂口或焊接開裂,即認(rèn)為試樣合格。
圖 壓扁試驗示意圖
圖 焊接管壓扁試驗時焊縫位置示意圖
金屬管擴口試驗是將規(guī)定錐度的頂心壓入金屬管的一端,使其直徑均勻地擴張至規(guī)定尺寸,檢驗金屬管承受徑向擴張塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬管擴口試驗可在室溫或熱狀態(tài)下進(jìn)行,它適用于無縫和焊接金屬管。試樣長度在擴口錐度小于或等于30°時約為管外徑的2倍,錐頭大于30°時約為管外徑的1.5倍,但不得小于50mm。金屬管擴口試驗時,將一規(guī)定錐度的頂心用壓力機或其他方法壓入試樣的一端(見下圖),使其均勻地擴張到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的擴口率X,X按下式計算:
式中,D為原試樣管端外徑,mm;DU為擴口后管端外徑,mm;頂心錐度根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可采用6°、20°、30°、45°、60°、90°或120°。推薦采用的頂芯角度為30°、45°和60°。有爭議時,頂心壓入速度應(yīng)采用20~50mm·min-1。擴口試驗后,應(yīng)檢查試樣擴口處,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定時,一般如無裂縫、裂口或焊縫開裂,即認(rèn)為試樣合格。
金屬縮口試驗是將金屬管壓入規(guī)定錐度的座套中,使其直徑均勻縮至規(guī)定尺寸,檢驗金屬管承受徑向壓縮塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬管縮口試驗可在室溫或熱狀態(tài)下進(jìn)行。試樣長度約為2.SD+50mm (D為金屬管的外徑)。金屬管縮口試驗時,用手錘或壓力機將金屬管沖人或壓入具有規(guī)定錐度的座套中(見下圖),使其均勻地縮減到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的縮口率X,X按下計算:
式中,D為原試樣管端外徑,mm;DU為縮口后管端外徑。座套的圓錐度一般為1:10,按規(guī)定也可采用1:5或其他錐度。縮口試驗后,檢查試樣的縮口處,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定時,一般如無裂縫和裂口,即認(rèn)為試樣合格,如出現(xiàn)折斷,則必須取樣重試。
圖 金屬管縮口試驗示意圖
金屬管卷邊試驗是將規(guī)定形狀的頂心壓入金屬管的一端,使管壁均勻卷至規(guī)定尺寸,檢驗管壁承受外卷塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。
金屬管卷邊試驗可在室溫或熱狀態(tài)下進(jìn)行,一般在室溫下進(jìn)行,適用于無縫和焊接金屬管。試樣長度為100mm,也可采用短試樣,但此時應(yīng)保證試驗后圓柱部分的高度大于外徑之半。金屬管卷邊試驗時,用壓力機或其他方法將一定形狀的頂心壓入試樣的一端,使管壁均勻地卷至規(guī)定的要求(下圖)。卷邊寬度1和卷邊角度a應(yīng)在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。卷邊時允許預(yù)先用適當(dāng)角度的頂心(有異議時采用90°)進(jìn)行擴口(下圖)。卷邊率X按下列公式計算:
式中,D為原試樣管端外徑,mm;DU為卷邊后管端外徑,mm。有異議時,頂心在試樣中壓入速度應(yīng)采用不超過50mm·min-1。卷邊試驗后,檢查試樣卷邊處,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定時,一般如無裂縫,裂口或焊接開裂,即認(rèn)為試樣合格。
圖 金屬管卷邊試驗示意圖
圖 卷邊前用頂心擴口示意圖
金屬管彎曲試驗是指在帶槽彎心上將試樣彎取至規(guī)定程度,檢驗金屬管承受彎曲塑性變形的能力并顯示其缺陷的實驗。
金屬管彎曲試驗通常在室溫下進(jìn)行,適用于外徑不大于65mm的管材。對于外徑大于60mm的金屬管,如未規(guī)定作冷彎,則在熱狀態(tài)下(700~750℃)進(jìn)行彎曲,也可按規(guī)定制成條狀試樣按照《金屬彎曲試驗方法》進(jìn)行彎曲試驗。試樣可以從外觀檢查合格的金屬管的任意部位切取。試樣長度應(yīng)能保證在規(guī)定的彎曲角度和半徑下進(jìn)行彎曲。金屬管彎曲試驗時,根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法(機械或人工、帶填充物或不帶填充物、有彎心或無彎心),將一定長度的金屬管繞帶槽彎心連續(xù)緩慢地彎曲到規(guī)定的彎曲角度α(見下圖)。實驗過程中應(yīng)避免金屬管彎曲截面成為顯著橢圓形。試樣的彎曲角度和彎心半徑在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議中規(guī)定。試驗焊接管時,焊縫位置在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。如無規(guī)定,則焊縫可置于任意位置。
圖 金屬管彎曲試驗示意圖
彎曲試驗后,檢查試樣彎區(qū)處,在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議未作具體規(guī)定時,一般如無裂縫、裂口、起層或焊接開裂,即認(rèn)為試樣合格。
金屬管液壓試驗是用水或規(guī)定液體充滿金屬管,使它在一定時間內(nèi)承受規(guī)定壓力,檢查金屬管質(zhì)量及強度并顯示其缺陷的實驗。金屬管液壓試驗通常在室溫下進(jìn)行,適用于鋼管、鑄鐵管及有色金屬管。可在經(jīng)外觀檢查合格的一批金屬管中任意選取整根管作為試樣。實驗裝置可選用能滿足本試驗要求的任何類型的液體壓力機、連接部件及精度不低于1.5級的壓力計。試樣的兩端應(yīng)與壓力機有關(guān)連接部件緊密連接。金屬管液壓試驗時,用水或規(guī)定液體充人管試樣中,均勻加壓,一直到到規(guī)定的最大試驗壓力,中間不得有沖擊現(xiàn)象。最大試驗壓力和試驗持續(xù)時間應(yīng)在有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議中規(guī)定;如無規(guī)定,最大試驗壓力P可按下式計算:
式中,σ為充液應(yīng)力,MPa;S為金屬管壁厚,mm;D為金屬管外徑。最大試驗壓力不得使金屬管產(chǎn)生永久變形,試驗持續(xù)時間一般不應(yīng)小于5s。實驗過程中用肉眼觀察金屬管外表面和焊縫有無滲漏,如無滲漏而試驗后金屬管又未產(chǎn)生永久變形(膨脹),則認(rèn)為金屬管液壓試驗合格。
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