万能材料试验机材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。材料特别是金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。其中使用性能又包括机械性能、物理性能、化学性能等三方面内容。
一、工艺性能
工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,其材料在所规定的冷、热加工条件下表现出来的性能。零件材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性能等。
二、使用性能
(1)机械性能材料的机械性能又称材料的力学性能。是指材料在各种不同工作情况(负荷、扭矩、速度、温度等)下,从开始受力(静力或动力】至破坏的全部过程中所呈现的力学特征。如弹性、塑性、强度、刚度、硬度、冲击韧性、延伸性、持久极限和蠕变等。
在JB/T7406.1-1994《试验机术语万能材料试验机》中,这些不同力学特性都有确切的名词与定义,其中主要名词有:
a)弹性——材料恢复变形的能力。
b)塑性——材料保留变形的能力。
c)强度——在外力作用下,材料抵抗各种变形和破坏的能力。
强度是力学性能中主要的性能。根据不同的试验方法可以得出不同的强度值。常见的有抗拉强度、抗压强度、抗扭强度、剪切强度、弯曲强度、疲劳极限、蠕变极限、持久极限等。
d)弹性模量——在静态力作用下,试样的应力与应变成比例关系(符合虎克定律)的比值。承受拉力或压力时试样的弹性模量称为“杨氏模量”,承受剪力或扭力时试样的弹性模量称为“剪切弹性模量”。
弹性模量是材料抵抗弹性变形的性能指标,在工程技术上常称为“材料的刚度”。刚度的倒数通常称为“柔度”。
e)硬度——材料在不大的体积内抵抗弹性变形、塑性变形、划痕或破裂等一种或多种作用同时发生的能力。根据不同的试验方法可以得出不同的硬度值。
f)冲击韧性——在冲击力作用下,试样一次冲断时单位横截面上所消耗的冲击功。
g)疲劳极限——材料承受无限多次循环应力作用,而不发生疲劳断裂的最大应力。
h)持久极限——又称蠕变断裂强度。在规定温度下,试样按规定时间破坏的应力。
i)蠕变——材料在规定温度下承受恒定力的作用,其塑性变形随时间增加的现象。
j)塑性变形——承受力的材料卸除力后的残余变形。
k)应力松弛——在给定的恒定总应变条件下,试样所受应力随时间减小的现象。
(2)物理性能
材料的物理性能是相对密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等特性。
(3)化学性能
化学性能是指材料与周围介质接触时抵抗发生化学或电化学反应的性能,如耐用腐蚀性、抗氧化性等。
在材料力学实验中,常用的设备是万能材料试验机,它可以进行拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验。
万能材料试验机有多种类型。
下面分别介绍常用的液压式万能材料试验机和电子万能材料试验机的构造、操作程序与使用时的注意事项。
1.液压式万能材料试验机
(1)基本构造液压式万能材料试验机可以进行拉伸、压缩、剪切、弯曲等材料力学性能试验。
国内生产的液压式万能材料试验机的型号为WE型。其系列产品有WEl00、WE300、WE600、WEl000型。
液压式万能材料试验机主要由主体和测力机构两部分组成。
(2)操作程序与注意事项
1)试验前应先估计试样所需力的大小,以便选择适合的测力度盘(使试验的大力值指示在测力度盘较大值的20%以上)。
2)起动液压泵,检查运转是否正常。
转动送油阀手轮以打开送油阀,使工作台上升10mm左右,然后逐步关小送油阀。
在液压泵继续工作以及工作台基本停止上升的情况下调整平衡,使摆锤上方的摆杆左侧面与标定的刻线重合。
抬起摆锤检查缓冲阀是否正常,再转动齿杆使指针对准测力度盘的"零"点。
由于上横梁、拉杆和工作台具有相当大的重量,须有一定的油压才能将它们升起,但这部分油压并未用于试样加载,因此不应反映到试样所承受的力值读数中去。
3)安装试样。
WE型万能材料试验机配有一套不同形状和尺寸的夹头。
进行拉伸试验时可根据试样的形状、尺寸和材料软硬进行选择;
试样一端夹在上夹头中,根据试样的长短调整下钳口座位置并将试样夹紧;
进行压缩或弯曲试验时,将试样分别放在下垫板或弯曲支座上。
4)起动液压泵,旋转送油阀并以一定速度加力。
5)试验完成后关闭送油阀,停机取下试样,并缓慢旋转回油阀手轮,使液压缸中油液泄回油箱,工作台下降到原始位置。
2.电子万能材料试验机
电子万能材料试验机是一种采用电子技术控制和测试的机械式万能试验机。
它除了具有普通万能试验机的功能外,还具有较宽的、可调节的加力速度和测力范围;
以及较高的变形测量精度和快速的动态反应速度,能实时显示数据和绘制足够放大比例的拉伸曲线或其他试验曲线。
电子万能材料试验机的结构原理。
试验机由主机、电气控制箱和测量、显示、记录装置等三部分组成,其中主机的主要作用是实现对试样的加力操作。
上横梁9、滚珠丝杠6与工作台4这三部分组成一个框架,活动横梁5用螺母与滚珠丝杠联接。
当电动机3受控而转动时,经主变速箱1及传动齿轮2使滚珠丝杠6转动,活动横梁5向下移动时;
在其上部空间可进行拉伸试验,在其下部空间可进行压缩、弯曲试验。
试验机活动横梁的移动速度(试验速度)可通过改变直流电动机的转速和变速箱的速比进行调节。
力的测量由力传感器8和力值测量单元组成。
试样所承受的力通过传感器由力值测量系统转换成相应的电信号,经放大后通过函数记录仪进行记录或通过直流数字电压表显示出来。
变形的测量由装在试样上的位移传感器7通过变形测量系统将试样的变形转换成电信号,经放大后输入函数记录仪或数字电压表显示。
万能材料试验机常见故障排除的几种主要方法:
1、计算机软件联机后出现提示框信息显示超载。
排除方法:
万能材料试验机的通讯线是否脱落;检查联机选择传感器是否选择正确;检查最近的试验或操作键盘时传感器是否被撞过;检查出现问题之前是否使用了软件的校准或标定功能;检查是否手动更改过校准值、标定值或硬件参数中的其他信息。
2、万能材料试验机主机电源不亮,设备不能上下移动。
排除方法:
检查接入万能材料试验机的电源线路是否连接正常;检查急停开关是否处于拧起状态;检查接入试验机的电源电压是否正常;检查机器插座上的保险是否烧断,请取出备用保险丝安装即可。
3、万能材料试验机主机电源有电,设备不能上下移动。
排除方法:
检查是否是15S以后设备还无法移动,因为主机开机需要自检,大概需要15S时间;检查上下限位是否再恰当的位置,有一定的运行空间;检查接入试验机的电源电压是否正常。
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