金属工艺性能试验

焊接试板弯曲试样尺寸
• 横弯试样：厚度为焊接接头的试件厚度， 宽度≥1.5试件厚度（最小20mm）； • 侧弯试样：厚度≥10mm，宽度等于焊接 接头母材厚度； • 样胚原则上取焊板的全厚度，如无法实现 (例如:对于横弯厚度大于30mm ;对于側弯 厚度大于40mm )，则可取多个试样样胚， 而且所取的试样样胚应覆盖焊板的全厚度。
金属管卷边试验
• 目的：检验圆形横截面金属管塑性变形的能 力，适用于外径<150mm壁厚<10mm管材； • 方法：先扩口，再卷边
金属管压扁试验
• 定义：将金属管压扁至规定尺寸，检验其 塑性变形能力并显示其缺陷的试验。 • 原理：垂直于管的纵轴方向对规定长度的 试样或管的端部施加力进行压扁，直至在 力的作用下两压板之间的距离达到相关产 品所规定的值H。如为闭合压扁，试样内表 面接触的宽度应至少为试样压扁后其内宽 度的1/2。 • 有时标准要求：H=(1+α)t/(α+t/D)
金属线材缠绕试验
• 定义：将线材紧密地缠绕在一定直径的 芯棒上，以规定圈数成螺旋线圈 • 目的：测定金属线材在缠绕试验过程中 承受塑性变形的能力 • 试样：直径为0.1～10mm的金属线材
金属线材缠绕试验
• 试验程序 • 线材没有任何扭转，以<1圈/s的均匀速度 以螺旋线形式缠绕在规定芯棒上 • 缠绕时，可在自由端加不超过材料抗拉强 度5％的拉紧力 • 如要求解圈后再缠绕，速度应尽可能慢以 防样品发热 • 按规定检查试样表面，一般未发现裂纹判 为合格
线材扭转样品及设备
• 样品：平直的金属线材，可适当矫直 • 尺寸：根据直径选取夹头间标记长度 • 设备：俩夹头钳口硬度为55～65HRC，并 在试验中保持在同一轴线，一端固定另一 端可双向旋转并能沿轴向自由移动，可调 节速度，有计数装置和长度标尺
金属线材扭转试验程序
• 按要求选取夹持装置，并可加<2％的抗拉 强度拉紧力值 • 按条件选取扭转速度，偏差在10％之内 • 计数器调零，开机试验并记录不同方向的 扭转次数，Nt表示单扭，N1、N2表示双扭 • 当扭转次数，表面及断口符合要求时，试 验有效；若扭转次数未达要求、或断口离 夹头<2D则试验无效；试样发生劈裂时，最 后一次扭转次数不计入
焊接试板弯曲—术语
• 横弯：焊缝轴线与试样纵轴垂直时的弯曲。 • 纵弯：焊缝轴线与试样纵轴平行时的弯曲。 • 正弯：试样受拉面为焊缝正面的弯曲。
– 双面不对称焊缝、焊缝最大宽度面为正面；双面 对称焊缝，先焊面为正面。
• 背弯：试样受拉面为焊缝背面的弯曲。 • 侧弯：试样受拉面为焊缝纵剖面的弯曲。 • 焊接试板弯曲分类：横向正弯、横向背弯、 横向侧弯、纵向正弯、纵向背弯。
弯曲试样尺寸－直径
• 产品直径≤50mm--试样采用原横截面，如试 验机能力不足，对直径超过30~50mm的产 品，可加工成横截面内切圆直径＞25mm的 试样。 • 产品直径＞50mm--可加工成横截面内切圆 直径＞25mm的试样。 • 钢筋类产品一般均应以其全截面进行试验。 • 非仲裁试验，经协议可用宽度和厚度大于以 上规定的试样。
金属顶锻试验
• 定义：对规定尺寸的试样进行锤击或锻打， 检验金属在室温或热状态下承受顶锻塑性 变形的能力并显示其缺陷的试验。 • 锻压比：顶锻后试样高度与锻前试样高度 之比，一般取1/3。 • 试样：横截面尺寸（直径、内切圆直径） 为6～30mm，高度h约为直径的1.5倍
金属反复弯曲试验
• 定义：将试样一端固定，绕规定半径的圆 柱支座弯曲90度，再沿相反方向弯曲的重 复弯曲试验 • 目的：检查金属线材（0.3～10mm）、薄 板和薄带（<3mm）在反复弯曲中承受塑 性变形的能力并显示其缺陷
金属管扩口试验
• 定义：将规定锥度的顶心压入金属管一端，使 直径均匀地扩张至规定尺寸，检验金属管径向 扩张塑性变形的能力并显示其缺陷的试验。 • 原理：用圆锥形顶心扩大管段试样的一端，直 至扩大端的最大外径达到相关产品标准所规定 的值D0。 • 目的：检验在给定条件下管子的塑性变形能力， 适用于外径<150mm壁厚<10mm管材； • 扩口率：Xd=（D0-D）/D×100%
金属线材扭转试验
• 单扭定义：试样绕自身轴线向一个方向均匀 旋转360度作为一次扭转，至规定次数或试 样断裂 • 双扭定义：试样绕自身轴线向一个方向均匀 旋转360度作为一次扭转至规定次数后，向 相反方向旋转相同次数或试样断裂 • 目的：检验线材承受扭转塑性变形的能力， 显示材料的不均匀性表面和内部缺陷
弯曲试验的影响因素
• 宽厚比：宽度越大要求越严格； • 弯心直径：直径越小要求越严格； • 弯曲角度：角度越大要求越严格。
金属管弯曲试验
• 定义：在带槽弯心上将试样弯曲至规定程 度，检验金属管承受弯曲塑性变形的能力 并显示其缺陷的试验。 • 目的：检验金属管对弯曲加工的适用性。
金属管弯曲试验
• 弯心应具有与管外径轮廓相适应的沟槽。 • 弯曲装置应能限制管的横截面发生椭圆 变形（椭圆短轴最小值≥原外径85%）。 • 对焊接管，如相关标准对焊缝位置未做 规定，焊缝应置于试验位置的中心线。
弯曲试验设备
• 支辊式弯曲装置 L= (d+3a) ± 0.5 a • V型模具式弯曲装置 • 虎钳式弯曲装置 • 翻板式弯曲装置 L= (d+2a) ± 2~6mm
弯曲试验程序及结果
• 试样在力作用下弯至规定的弯曲角度后 卸载，并查看试样受拉表面； • 缓慢施加弯曲力； • 按相关产品标准评定结果； • 产品标准规定的弯曲角度认作为最小值， 规定的弯曲半径认作为最大值。
取样定义
• 纵向 ：试样长轴平行于轧制或锻造时的最 大延伸方向 • 横向 ：试样长轴垂直于轧制或锻造时的最 大延伸方向 • 径向 ：试样长轴沿圆半径方向且垂直于轴 向 • 切向 来自百度文库试样长轴沿圆周方向且垂直于轴向
弯曲试样－通则
• 试样可为圆形、方形、长方形或多边形横截 面。 • 取样位置、方向按产品标准或GB/T2975 • 弯曲表面不得有划痕和损伤。 • 方形和长方形试样的棱边应锉圆，其半径不 应大于厚度1/10。 • 棱边倒圆时不应形成影响结果的横向毛刺、 伤痕或刻痕。 • 用机加工方法去除剪切或火焰切割等形成的 影响材料性能的区域，并保留一侧原表面。 • 弯曲试验时，原表面应位于弯曲的拉伸面。
金属弯曲试验
• 目的：定性检验在给定试验条件下，试样 承受弯曲变形的能力，并揭露其缺陷。 • 原理：将一定形状和尺寸的试样放置于弯 曲装置上,以规定直径的弯心将试样弯曲到 所要求的角度后,卸除试验力检查试样承受 变形的能力。 • 弯曲试验与弯曲力学性能试验区别：前者 定性后者定量；前者用于韧性材料后者用 于脆性材料。
分类
• • • • 棒材：顶锻试验、弯曲试验等 型材：展平弯曲、反复弯曲等 板材：弯曲、反复弯曲、锻平、杯突等 管材：液压、扩口、缩口、弯曲、压扁、 卷边等 • 线材：反复弯曲、扭转等 • 丝、带材：
常用试验标准
• • • • 金属材料 弯曲试验方法(GB/T232-1999) 金属管 扩口试验方法(GB/T 242-1997) 金属管 压扁试验方法(GB/T 246-1997) 焊接接头弯曲及压扁试验方法 （GB/T2653-1989） • 金属材料 薄板和薄带埃里克森杯突试验 (GB/T4156-2007)
杯突试验示意图
• • • • 方法步骤 测量试样厚度 加润滑剂 将试样放入压模并 加约10kN压紧力 • 平稳施加压力直至 有裂纹穿透试样时 停机 • 测量压头压入的深 度，精确到0.1mm
影响杯突试验结果的因素
• • • • 试样夹紧力 润滑条件 试验加力速度 杯突试验终止（裂纹穿透）点的控制
金属管压扁试验
• 适用于外径<600mm壁厚<15×600mm管材； • 试样长度：10mm<L<100mm； • 焊接管：焊缝与力轴可取90度、45度、或0度
金属杯突试验
• 定义：用球形冲头将夹紧的金属板或带状试样 压入规定尺寸的冲模中直至出现穿透裂缝，测 量杯突深度值的试验。 • 目的：检验金属板材（尤其是薄板）适应拉胀 成形的极限能力。 • 试样：一般为厚度0.1～2.0mm、宽度>90mm 未经加工的薄板。
试验标准
• • • • • 金属材料 顶锻试验方法（GB/T233-2000) 金属管 弯曲试验方法(GB/T 244-1997) 金属管 卷边试验方法(GB/T 245-1997) 金属材料 反复弯曲试验方法(GB/T235-1999) 金属材料 线材 反复弯曲试验方法(GB/T2382002) • 金属线材扭转试验方法(GB/T239-1999) • 金属材料 线材 缠绕试验方法(GB/T29762004)
金属工艺性能试验
上海材料研究所检测中心 凌霄
力学性能与工艺性能
力学性能：材料在外力作用下应力与 应变的关系；它是材料的使用性能； 结构强度设计的依据。 工艺性能：材料适应某种加工工艺的 能力。它是力学性能试验的一种补充 试验。
特点
• 试验过程与材料的加工工艺过程、使 用条件相似。 • 试验结果能反映材料的宏观塑性、韧 性及部分外表质量问题。 • 试样容易加工。 • 试验方法简便，无需复杂的试验设备 即可实现。
金属反复弯曲试验
• 方法步骤 • 查表选取支座半径 及圆柱顶部至拨杆 底部距离 • 夹紧试样下端，并 将试样向左弯90度 然后返回起始位置 作为第1次弯曲，再 由此位置向右弯90 度并回到起始位置 作为第2次弯曲，依 次连续进行试验
金属反复弯曲试验
• 以每秒<1次的均匀速度进行弯曲操作，直至 规定的弯曲次数或出现肉眼可见的裂纹 • 试样断裂的最后一次弯曲不计入弯曲次数 • 为确保试样与支座连续接触可施加一些张紧力
弯曲试样尺寸－宽度
• 按相关产品标准要求 • 产品标准未规定时： – 产品宽度≤20mm---试样采用原宽度 – 产品宽度＞20mm
• 厚度＜3mm---试样宽度为20mm±5mm • 厚度≥3mm---试样宽度为20~50mm
弯曲试样尺寸－厚度
• 按相关产品标准要求 • 产品标准未规定时： – 产品厚度≤25mm--试样采用原厚度 – 产品厚度＞25mm--机加工减薄至≥25mm