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金屬拉伸試驗/鑄鐵拉伸試驗方法

更新時間:2014-04-11   點擊次數(shù):3468次

*節(jié) 金屬拉伸試驗

    一 、實驗?zāi)康?/strong>
    1.觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過程中的各種現(xiàn)象(包括屈服,強(qiáng)化和頸縮等現(xiàn)象),特別是外力和變形間的關(guān)系,并繪制拉伸圖。
    2.測定低碳鋼的屈服極限,強(qiáng)度極限,延伸率和截面收縮率。
    3.測定鑄鐵的強(qiáng)度極限
    4.觀察斷口,比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸性能和破壞特點。
    二 、實驗設(shè)備和儀器
    1.UH5000系列材料實驗機(jī)
    2.游標(biāo)卡尺
    三 、實驗原理
    為了便于比較實驗結(jié)果,按國家標(biāo)準(zhǔn) GB228—76中的有關(guān)規(guī)定,實驗材料要按上述標(biāo)準(zhǔn)做成比例試件,即
    圓形截面試件    l=10d0       (長試件)
                   l0  =5 d0       (短試件)
    矩形截面試件  l=11.3   (長試件)
                  l=5.65   (短試件)
    式中: l--試件的初始計算長度(即試件的標(biāo)距);
    --試件的初始截面面積;
    d0 --試件在標(biāo)距內(nèi)的初始直徑
    實驗室里使用的金屬拉伸試件通常制成標(biāo)準(zhǔn)圓形截面試件,如圖3—1所示

 

    金屬拉伸實驗是測定金屬材料力學(xué)性能的一個zui基本的實驗,是了解材料力學(xué)性能zui,zui方便的實驗。本試驗主要是測定低碳鋼和鑄鐵在軸向靜載拉伸過程中的力學(xué)性能。在試驗過程中,利用實驗機(jī)的自動繪圖裝置可繪出低碳鋼的拉伸圖(如圖3—2,a所示)和鑄鐵的拉伸圖(如圖3—2,b所示)。由于試件在開始受力時,其兩端的夾緊部分在試驗機(jī)的夾頭內(nèi)有一定的滑動,故繪出的拉伸圖zui初一段是曲線。


  圖3-2試件拉伸圖

    對于低碳鋼,在確定屈服載荷時,必須注意觀察試件屈服時測力度盤上主動針的轉(zhuǎn)動情況,規(guī)定主動針停止轉(zhuǎn)動時的恒定載荷或*次回轉(zhuǎn)的zui小載荷值為屈服載荷,故材料的屈服極限為 
    試件拉伸達(dá)到zui大載荷之前,在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的。從zui大載荷開始,試件產(chǎn)生頸縮,截面迅速變細(xì),載荷也隨之減小。因此,測測力度盤上主動針開始回轉(zhuǎn),而從動針則停留在zui大載荷的刻度上,給我們指示出zui大載荷,則材料的強(qiáng)度極限為
    試件斷列后,將試件的斷口對齊,測量出斷裂后的標(biāo)距l(xiāng)1和斷口處的直徑d1 ,則材料的延伸率和截面收縮率分別為: 

    式中,l0 , A0分別為試驗前的標(biāo)距和橫截面面積; l1 , A1分別為試驗后的標(biāo)距和斷口處的橫截面面積。
    如果斷口不在試件距中部的三分之一區(qū)段內(nèi),則應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用斷口移中法來計算試件拉斷后的標(biāo)距l(xiāng)1 。其具體方法是:試驗前先在試件的標(biāo)距內(nèi),用刻線器刻劃等間距的標(biāo)點或圓周11個,即將標(biāo)距長度分為10等份。試驗后將拉斷的試件斷口對齊,如圖3—3所示,以斷口O為起點,在長段上取基本等于短段的格數(shù)得B點.當(dāng)長段所余格數(shù)為偶數(shù)時,如圖3―3(a)所示,則取所余格數(shù)的一半得C點,于是l1=AB+2BC
    若長段所余格數(shù)為奇數(shù)時,如圖3-3(b)所示,可在長段上取所余格數(shù)減1之半得C點,再取所余格數(shù)加1之半得C1點,于是l1=AB+BC+BC1

   當(dāng)斷口非常接近試件兩端部,而與其端部的距離等于或小于直徑的兩倍時,需重作試驗.
    四、試驗方法和步驟
    1.試件準(zhǔn)備
    先用游標(biāo)卡尺測量試件中間等直桿兩端及中間這三個橫截面處的直徑:在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直方向各測量一次并取平均值。用所測得的三個平均值中zui小的值作為試件的初始直徑d0,并按d0計算試件的初始橫截面面積A0
    再根據(jù)試件的初始直徑d0 計算試件的標(biāo)距l(xiāng)0,并用游標(biāo)卡尺在試件中部等直桿段內(nèi)量取試件標(biāo)距l(xiāng)0,用刻線器將標(biāo)距長度分為十等份。
    2.試驗機(jī)準(zhǔn)備
    熟悉試驗機(jī)的操作規(guī)程,估計拉伸試驗所需的zui大載荷,并根據(jù)值選定試驗機(jī)的測力度盤(值在測力度盤40% ~ 80%范圍內(nèi)較宜)。調(diào)整測力指針對準(zhǔn)零點,并使從動針與之靠攏,同時調(diào)整好自動繪圖裝置。
    3.試件安裝
    先將試件安裝在試驗機(jī)的夾頭內(nèi),再移動下夾頭到適當(dāng)位置,并把試件下端夾緊。
    4.檢查及試機(jī)
    請教師檢查以上準(zhǔn)備情況。經(jīng)教師許可后開動試驗機(jī),加少量載荷(勿使應(yīng)力超過比例極限),檢查試驗機(jī)和繪圖裝置工作是否正常,然后卸載。
    5.進(jìn)行試驗
    開動試驗機(jī)以慢速均勻加載,注意觀察測力指針的轉(zhuǎn)動、自動繪圖情況及試件在拉伸過程中的各種現(xiàn)象。
    當(dāng)測力指針不動或倒退時,說明材料開始屈服,測力指針停止轉(zhuǎn)動時的恒定值或*次回轉(zhuǎn)的zui小值即屈服載荷。當(dāng)測力指針和從動指針再次分離時,試件開始頸縮,直至zui后被拉斷。測力指針回到零點,而從動指針則指示出zui大載荷  。
    關(guān)閉試驗機(jī),取下試件。將斷裂的試件對齊并盡量靠緊,用游標(biāo)卡尺測量斷裂后標(biāo)距段的長度l1及斷口處直徑d1
    6.結(jié)束試驗
    從試驗機(jī)上取下已繪好的拉伸曲線圖紙,并請教師檢查試驗記錄。
    清理試驗現(xiàn)場,將試驗機(jī)及有關(guān)工具復(fù)原。
    7.注意事項
   (1)參看液壓式材料試驗機(jī)的注意事項。
   (2)試件安裝必須正確,防止試件偏斜`夾入部分過短等現(xiàn)象。
   (3)試驗時聽見異常聲音或發(fā)生任何故障,應(yīng)立即停車,并馬上報告試驗指導(dǎo)教師。
    五、試驗結(jié)果處理
    整理試驗數(shù)據(jù),按要求填寫試驗報告并寫出結(jié)論。
    鑄鐵拉伸試驗步驟與低碳鋼拉伸試驗步驟相同,只記錄zui大載荷并繪出拉伸曲線。

 

 

拉伸試驗報告

班級            姓名             學(xué)號               
試驗日期                        成績                

    一、試驗?zāi)康?br />    二、試驗設(shè)備和儀器
    三、試驗數(shù)據(jù)記錄和處理

    1.試驗前試件尺寸

材  料

標(biāo)  距

l0

(mm)

試件直徑d (mm)

橫截面

面  積

A0 (mm2)

截面I

截面II

截面III

zui  小

直徑d0

dI

dII

dIII

低碳鋼

      

鑄鐵

      

    2 .試驗數(shù)據(jù)

材  料

斷裂后標(biāo)距

l1(mm)

斷口處直徑d1 (mm)

斷口處橫截面面積A1 (mm2)

(1)

(2)

平  均

低碳鋼

 

    

材料

屈服載荷(N)

zui大載荷(N)

低碳鋼

  

鑄鐵

  

    3 .?dāng)?shù)據(jù)處理
   (1)計算屈服極限和強(qiáng)度極限

材料

屈服極限(MPa)

強(qiáng)度極限(MPa)

低碳鋼

鑄鐵

 

    (2)計算低碳鋼延伸率和斷面收縮率

     

     
   (3)繪制P—△l曲線和試件斷口形狀簡圖

材料

低碳鋼

鑄鐵

P—△l

曲線

斷口形狀

簡圖

 

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