《2012.11材料机械性能试验及制样方法.ppt

材料机械性能试验及制样方法 仝明信 材料学院 重要内容 材料试验设备及分类 材料机械性能试验 材料机械性能试验分类 常用材料试验制样方法 常用材料机械性能设备介绍 材料试验设备 材料试验设备是指对材料、零件部件进行力学性能和工艺性能试验的仪器和设备，是在各种环境条件下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构件等的机械性能、工艺性能、内部缺陷等的测试设备。 材料试验设备分类 按分类方法可以分为金属材料试验设备、非金属材料试验设备、动平衡试验机、振动台和无损探伤机等。其中材料试验设备加荷方法、结构特征、测力原理、使用范围都各不相同。 按加载方法分类，可分为静负荷试验机静态和动负荷试验机动态，静态试验机主要包括万能试验机、液压万能试验机和电子万能试验机、压力试验机、拉力试验机、扭转试验机、蠕变试验机。其中动态试验机又主要包括疲劳试验机、动静万能试验机、单向脉动疲劳试验机、冲击试验机等。 按测力方式分类，可分为机械测力试验机和电子测力试验机。 按控制方式分类，可分为手动控制和微机伺服控制试验机；按油缸位置分类，可分为油缸上置式和油缸下置式试验机。 材料机械性能试验 又称材料力学性能试验，测定材料在一定环境条件下受力或能量作用时所表现出的特性的试验。试验的内容主要是测量材料的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等。 材料机械性能的测定与机械产品的设计计算、材料选择、工艺评价和材质的检验等有密切的关系。测出的机械性能数据不仅取决于材料本身，还与试验的条件有关。 材料机械性能试验 例如：取样的部位和方向、试样的形状和尺寸、试验时的加力特点，包括加载速度、环境介质的成分和温度等，都会影响试验的结果。为了保证试验结果的相对可比性，通常都制订出统一的标准试验方法（GBT228-2002），对试验条件一一作出规定，以便试验时遵守。 材料机械性能试验分类 静力试验和动力试验两大类 ： 静力试验包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、剪切试验、扭转试验、硬度试验、蠕变试验、高温持久强度试验、应力松弛试验、断裂韧性试验等。 动力试验包括冲击试验、疲劳试验（疲劳强度）等。 常用材料试验制样方法 机械性能试验制样，有标准试样和非标准试样 按受力状态分为静态与动态两种。其中静态标准试样有5倍样、10倍样；动态试样要根据材料的来源及形状，并结合试验机的要求来制样，另外，动态试样在符合试验机要求的条件下，尺寸越小越好。 按材料形状分为圆棒试样和板状试样。其中圆棒试样取样时，要根据原材料形状，来确定试样尺寸及连接方式；板状试样取样时，也要根据原材料形状及尺寸，来确定连接方式及取样的方向。 拉伸试验试样尺寸设计 疲劳试验试样尺寸设计 制样完成的同时要根据材料的服役条件，确定疲劳载荷的大小 引伸计的使用及作用 引伸计是用于测量试件标距间轴向及径向变形的装置，有指示型和记录型。引伸计的种类很多，大致可分为机械式引伸计、光学引伸计和电磁式引伸计等。 静态试验中，引伸计主要用于测量材料的屈服强度。 动态试验中，引伸计主要用于做低周疲劳，以测定材料的软化或硬化性能。 引伸计的标距通常为10mm、12.5mm、25mm、30mm、50mm等。 电液伺服试验机 一般由三大部件组成：液压动力源、主机（负荷机架）和电器控制台。 电液伺服试验机结构及工作原理 1、液压动力源 液压动力源是向主机提供液压动力的装置，它将具有高清洁度、一定流量和适当恒温的高压工作油（通常为200~250公斤力/厘米2）送往主机驱动液压执行元件，实现对试样的加持、加截和保证整机的正常工作。 液压动力源主要由油箱、液压油、主电机、高压油泵、高精度滤油器、蓄能器、冷却器及控制阀管路等组成。 电液伺服试验机结构及工作原理 2、主机 主机亦称负荷机架，是对试样进行加截的系统，通常有工作台（底座）、立柱或框架、横梁、作动器（油缸）和试样夹头卡具等组成。主机所具有的加载能力往往是作为材料试验机一个系统中区分机型的主要依据，如：Instron8800系列，100 T、20T、 10T。 电液伺服试验机结构及工作原理 3、电器控制台 电液伺服材料试验机的电器控制台是整机的核心部分，它在极大程度上决定了试验机的控制精度、测试精度和机器的应用功能，它提供各种逻辑控制和模拟控制，并对各种试验机参数进行测量、显示、处理和记录。 电器控制台的结构变化多样，组成各机各异，形式多样，其功能基本相似，主要由输入控制、输出控制、输出测量和记录显示等部分组成。 高频疲劳试验机 一般由机架部分及控制系统组成。 高频疲劳试验机主要用途 高频疲劳试验机用于进行测定金属、合金材料及其构件（如操作关节、固接件、螺旋运动件等）在室温状态下的拉伸、压缩或拉压交