测定金属材料拉伸时的力学性能-杭州电子科技大学.PDF

杭州电子科技大学机械工程学院实验中心 测定金属材料拉伸时的力学性能 一、 实验目的 1、观察低碳钢和灰铸铁材料拉伸试验过程中的变形现象，并分析比较其破坏断口特征； 2 、测定低碳钢材料拉伸的屈服极限 σ 、抗拉强度 σ 等参数； s b 3、测定铸铁材料拉伸的抗拉强度 σ 等参数； b 二、 实验设备 1、WE-300B 万能液压试验机； 2 、游标卡尺； （一）液压试验机简介 该机为 WE 系列试验机，能给试件（或模型）施加的最大载荷为 300KN，广泛应用于材 料试验中。其主机结构原理如图 1-1 所示。 图1-1 液压式万能试验机图结构原理 油缸（10）用螺钉固定在底座（8）上，活塞（9）与工作台（11）固定，工作台支撑起 立柱（3），当活塞升降时，由工作台，立柱，上横梁构成的活动封闭框架相应上下移动。丝 杠（13）穿过工作台，下端与底座固定，上端与下横梁（4）以梯形螺纹副相连，升降电机 （6）通过皮带轮、蜗杆蜗轮带动丝母旋转，可使下横梁沿丝杠上升或下降，以便于试验空 间的快速调整。由底座、丝杠、下横梁构成了固定的封闭框架。 在右侧立柱上装有按钮盒（5），可以更方便地操作上下钳口的夹紧，松开。上钳口座（1） 与下钳口座（12）之间为拉伸区域，钳口座内装有楔形块，通过更换楔形块内钳口的规格， 可以夹持不同截面的试样。下横梁与工作台之间为压缩区域，通过更换不同的压板，压头、 弯曲用工作台或支座，可以对试样进行压缩，弯曲试验。 来自主油源的控制油液进入油缸，使活塞上升时，通过工作台和立柱带动上横梁，上钳 口座上升，在拉伸区域可以实现对试样的拉伸，或在压缩区域实现对试样的压缩。 （二）液压试验机操作规程 1、检查机器：检查试件夹头形式和尺寸是否与试件相配合；各保险开关是否有效；自 动绘图器是否正常；进油阀与回油阀是否关紧。 2、选择度盘：根据试件的大小估计所需的最大载荷，选择适当的测力度盘。配置相应 的摆锤，调节好回油缓冲器。 杭州电子科技大学机械工程学院实验中心 3、指针调零：打开电源，开动油泵电动机，检查机器运转是否正常。关闭回油阀，拧 开进油阀，缓慢进油。当活动平台上升少许（约 10mm）后，便关闭进油阀。移动平衡铊使 摆杆保持垂直。然后调整指针指零。 4、安装试件：做压缩试验时必须保持试件中心受力，将试件放在下夹板的中心位置。 安装拉伸试件时，须开动下夹头的升降电动机，调整下夹头位置，夹头应夹住试件全部头部。 注意事项： 试件夹紧后，不得再开动下夹头升降电机，否则要烧坏电机。 5、进行试验：启动油泵电动机，操纵进油阀。注视测力度盘，慢速加载。操纵机器必 须专人负责，坚守岗位，如发生机器声音异常，立即停机。 6、还原工作：试验完毕，关闭进油阀，打开液压夹具，取下试件。拧开回油阀，缓慢 回油，将活动平台回到初始位置，将一切机构复原，停机。 三、 实验原理及方法 低碳钢和铸铁是工程材料中最具典型意义的两种材料，前者为塑性材料，后者为脆性材 料。塑性材料和脆性材料的拉伸曲线存在很大差异。观察它们在拉伸过程中的变形和破坏特 征有助于正确、合理地认识和选用材料。 图1-2 低碳钢拉伸图（F-ΔL曲线） 图1-3 低碳钢应力—应变图（σ −ε 曲线） 以轴向力 F 为纵坐标，标距段伸长量ΔL 为横坐标，所绘出的试验曲线图称为拉伸图， 即F- ΔL 曲线。低碳钢的拉伸图如图 1-2 所示，FeL 为下屈服强度对应的轴向力，FeH 为上 屈服强度对应的轴向力，Fm 为最大轴向力。F- ΔL 曲线与试样的尺寸有关。为了消除试样 尺寸的影响，把轴向力 F 除以试样横截面的原始面积 S0 就得到了名义应力，也叫