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说说拉伸试验在材料可靠性试验的重要性及其影响因素
点击次数:74 发布时间:2021-06-03
说说拉伸试验在材料可靠性试验的重要性及其影响因素

电子拉力试验机GBS-2

  今天,小编带大家介绍一下在可靠性试验中比较常见的试验--拉伸试验,通常来说,电子产品的可靠性试验中,很少会有涉及,这是因为,很多电子产品中,几乎没有长时间承受拉力的部分,当然,也不是所有电子产品都如此。比如,机械玩具中的传送带等,常见于橡胶、塑料、包装薄膜、电线电缆、光纤光缆、安全带、保险带、皮革皮带复合材料、防水卷材、钢管、弹簧、轴承等。

  这个时候,测定起抗拉伸能力就显得格外的重要。

  拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

  拉伸试验中的弹性阶段、屈服阶段与颈缩(破坏)阶段

  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。通常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。

  一般来说,材料在拉伸过程中,会经历四个阶段

  1,弹性阶段

  随着荷载的增加,应变随应力成正比增加。如卸去荷载,试件将恢复原状,表现为弹性变形。

  2,屈服阶段

  应力与应变不成比例,开始产生塑性变形,应变增加的速度大于应力增长速度,相应抵抗外力的能力发生“屈服”了。

  3,强化阶段

  抵抗塑性变形的能力又重新提高,变形发展速度比较快,随着应力的提高而增强,称为抗拉强度。通常是由于内部晶格重排(金属),原本相对混乱的高分子在拉力作用下纠缠(非金属)从而显著提高抗拉能力。

  4,颈缩阶段

  材料变形迅速增大,而应力反而下降。试件在拉断前,于薄弱处截面显著缩小,产生“颈缩现象”,直至断裂。通常是由于金属内部缺陷暴露,晶格错位等导致金属键出现断裂,或者高分子在拉力下纠缠重组断裂等。

  其中影响金属材料室温拉伸试验结果的因素主要有以下几个方面:

  1,试样制作的影响

  在切取样坯时应预防受热、变形以及加工硬化等特点从而影响到力学性能。在机加工试样时,可以通过把受热或者冷加工的硬化部分去除掉,从而避免影响要测定的性能。把样坯机加工为试样,主要是通过车、铣、刨、磨几个步骤加工而成的。试样的表面粗糙度对屈服点也有影响,尤其对塑性较差的金属材料,有使屈服点降低的趋势。

  2,测试仪器和设备的影响

  对于尺寸测量的仪器以及量具在进行测量时,其准确度必须要达到测量的要求标准。尺寸测量主要是对原始的横截面尺寸以及对断后的横截面尺寸、原始标距等,而分辨力也是对其影响是否准确的重要条件之一,所以,应用的量具和仪器必须要根据国家标准的计量检测部门通过后方使用。

  拉伸试验设备主要包括试验机和引伸计。试验机是对试样施加变形力并测定所施加力的系统,引伸计是测定延伸(或位移)的系统,它们的准确度直接影响试验的结果。因此,试验机和引伸计必须经检定合格,且在有效期内才可使用。试验机的加载同轴度对试验结果也会产生影响,加载同轴度是指试验机两夹头轴线与试样轴线不重合的程度,如果夹力轴线与试样轴线有偏离,会使试样承受附加的弯曲应力,而影响拉伸曲线弹性直线段的线性,在弹性直线段出现非线性弯曲,使具有明显屈服状态的材料变得不明显,影响拉伸性能的测定。

  3,夹具及试样装夹的影响

  在一般情况下,我们会通过夹持的方法对试样进行拉伸试验。如果夹具与试样不匹配或夹具的表面外型花纹形状不适宜,会造成夹具和试样间不能形成足够的夹持面积,静摩擦力不够,导致拉伸过程中夹具和试样产生相对滑动,从而影响拉伸结果。此外,如果夹持倾斜,倾斜试样受拉伸力时会导致力的分解,影响试验结果。

  4,试验温度的影响

  一般的金属材料会随着温度的升高,而测量的强度指标则会出现下降,而温度所造成的影响则可以不用计算,但应用高精度荷载的传感器时,对于特殊材料,就必须要考虑到是否受到了温度的影响,应及时修正。

  5,拉伸速率的影响

  由于拉伸速率是作为在拉伸试验当中必须要控制的一个参数,所以拉伸的速率就会影响到金属材料的应力。材料的屈服点随加载速率增大而提高,室温条件下,拉伸速率对强度较高的金属材料的最大拉伸强度影响不明显,而对强度较低,并且塑性较好的材料的影响较大。

  6,人为因素的影响

  在拉伸试样时必须要按照直径的大小来选择外径的千分尺以及游标卡尺等。一旦应用的测量方法不够精准,如当量具的测量面和试样轴线出现倾斜时,所测量的结果就会大于实际值,计算得到的强度测试结果可能会偏低。此外,如果读数时如果不注意也有可能对读错,从而造成测量结果不准确的现象,实验室如果采用数显卡尺会大大降低这种错误的概率。在一般情况下,如果操作的技术以及在主观因素下出现不同情况时,则会给测量的结果造成一定的误差。在相同条件下,不同人员进行拉伸试验操作,试验结果或多或少的存在差异。

  通过以上分析可以发现,影响金属材料室温拉伸试验结果的因素比较多。在实际检测工作中,应正确认识这些因素对拉伸试验强度指标和塑性指标的影响倾向,实验前选择正确的取样部位和取样方向,加工成具有规定横截面形状和尺寸的试样(通常按照相应的国家标准来确定样品的尺寸及形状),避免样坯和试样制备过程中加工硬化和热影响,提高试样的加工精度,选用检定合格的测量仪器和设备,采用适宜的夹持方法与拉伸速率,实验中精心操作,试验后认真分析,这样才能有效地提高拉伸试验结果的准确度

 
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