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金属盘管的室温拉伸试验方法

嘉峪检测网        2023-05-10 15:10

盘管具有展开长度长、便于运输等优点,广泛用于制作余热回收、高压冷却器的部件,但盘管是弯曲的,很难对其进行室温拉伸试验。GB/T 228.1—2021《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温拉伸试验方法》中对引伸计标距、平行长度等的定义,都表明了试样倾向于是直的。拉伸试验结果的准确性受到多方面因素的影响,引起测量不确定度的主要因素包括试样材料的均匀性、试样的几何尺寸及横截面积、测量重复性、拉伸速率等。目前没有盘管进行室温拉伸试验的专用国家标准,市场上对盘管的室温拉伸试验均要求按照GB/T228.1—2021或国外等同标准进行测试,而这些标准均倾向于直的试样,很难测试弯曲的试样。此外,盘管呈椭圆形,壁厚不均,横截面积较难精确测量计算;盘管难以夹持,影响拉伸试验的操作;试样中间试验部分易变形,且采用压扁法进行拉伸试验时,试样易在头部断裂。针对上述问题,来自江苏隆达超合金股份有限公司的王植栋、朱雪晴等人员研究了适用于盘管的室温拉伸试验方法,以期提高拉伸试验的成功率和测量结果的准确性。
 
1、 试验材料与方法
 
1.1 试验材料
 
试验材料采用规格为24mm×1mm(外径×壁厚)、H68黄铜盘管以及规格为10mm×0.6mm(外径 × 壁厚)、BFe10-1-1白铜盘管。
 
1.2 试验方法
 
采用微机控制电子万能试验机、引伸计,按照GB/T 228.1—2021进行室温拉伸试验;采用外径千分尺对盘管的外径进行测量,从外圆弧至内圆弧、垂直方向各测量一个值,取其平均值;采用壁厚千分尺在外圆弧、内圆弧及垂直的两侧各测量一个值,取其平均值。
 
1.2.1 黄铜盘管
 
在上述黄铜盘管上截取4套(每套3支)长度为300mm的整管拉伸试样,分别按照方案1~4进行室温拉伸试验;在该黄铜盘管上截取一段长度为4m的管材,在矫直机上矫直,在头、尾切除长度约0.5m后,取一套长度为300mm的整管拉伸试样,按照方案5进行室温拉伸试验。
 
方案1,将一套试样编号为 H1-1、H1-2、H1-3,采用从外圆弧压至内圆弧(逆压法)的压扁方式将试样两端压扁(见图1),压扁长度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
 

 
方案2,将一套试样编号为H2-1、H2-2、H2-3,采用正压法(垂直于逆压法的方向)的压扁方式将试样两端压扁,压扁长度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
 
方案3,将一套试样编号为H3-1、H3-2、H3-3,试样两端采用人工掰直,掰直长度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
 
方案4,将一套试样编号为H4-1、H4-2、H4-3,将试样整体采用人工掰直,然后进行室温拉伸试验。
 
方案5,将一套试样编号为H5-1、H5-2、H5-3,将试样用矫直机进行矫直处理,然后进行室温拉伸试验。
 
1.2.2 白铜盘管
 
在上述白铜盘管上截取4套(每套3支)长度为300mm的整管拉伸试样,分别按照方案6~9进行室温拉伸试验;在该白铜盘管上截取一段长度为4m的管材,在矫直机上矫直,在头、尾切除长度约0.5m后,取一套长度为300mm 的整管拉伸试样,按照方案10进行室温拉伸试验。
 
方案6,将一套试样编号为B6-1、B6-2、B6-3,采用逆压法的压扁方式将试样两端压扁,压扁长度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
 
方案7,将一套试样编号为B7-1、B7-2、B7-3,采用正压法的压扁方式将试样两端压扁,压扁长度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
 
方案8,将一套试样编号为B8-1、B8-2、B8-3,试样两端采用人工掰直,掰直长度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
 
方案9,将一套试样编号为B9-1、B9-2、B9-3,将试样整体采用人工掰直,然后进行室温拉伸试验。
 
方案10,将一套试样编号为 B10-1、B10-2、B10-3,将试样用矫直机进行矫直处理,然后进行室温拉伸试验。
 
2、试验结果与分析
 
2.1 黄铜盘管
 

 
H68黄铜盘管测得的室温拉伸试验结果如表1所示。由表1可知:方案1与方案2的试验过程无异常,试验结果稳定;方案3的试验过程无异常,抗拉强度与断后伸长率的试验结果稳定,与方案1和方案2的试验结果一致性较好,但测得的屈服强度偏高,原因是人工掰直试样端部导致试样中间非夹持区域受力变形;方案4的试验过程无异常,抗拉强度与断后伸长率的试验结果稳定,与方案1和方案2的试验结果一致性较好,但测得的屈服强度偏高,且结果不稳定;方案5的试验过程无异常,抗拉强度与断后伸长率的试验结果稳定,与方案1和方案2的一致性较好,但测得的屈服强度偏高,试验结果稳定。
 
人工掰直试样导致试样中间非夹持区域受力变形,屈服强度升高,人工掰直的加载力具有不稳定性,使屈服强度的测试结果产生较大波动。塑性变形量增大,要求停留在障碍密集处的位错也开始运动,在同向加载时,位错会遇到较大阻力,使同向加载时的屈服强度变大。矫直机矫直试样也会导致试样中间非夹持区域受力变形,屈服强度升高,但矫直机的矫直加载力具有稳定性,因此测得的屈服强度结果稳定。
 
2.2 白铜盘管
 
 
BFe10-1-1白铜盘管测得的室温拉伸试验结果如表2所示。由表2可知:方案6中的2个试样拉伸断裂在头部,试验失败,原因是盘管的外圆弧属于壁厚减薄区域,内圆弧属于壁厚增大区域,压扁后容易开裂或产生微裂纹,使得拉伸试验时试样断裂在头部;方案7的试验过程无异常,试验结果稳定;方案8测得的抗拉强度与断后伸长率结果稳定且无异常,与方案2的试验结果一致性较好,屈服强度没有出现个别数据增大较多的情况,原因是试样的规格小,容易将端部掰直,避免了非夹持区域变形的情况发生;方案9测得的抗拉强度与断后伸长率结果稳定且无异常,但测得的屈服强度偏高,且结果不稳定;方案10测得的抗拉强度与断后伸长率结果稳定且无异常,但测得的屈服强度偏高,结果稳定。
 
3、结论与建议
 
 (1)采用压扁法可以测试金属盘管的室温拉伸性能;对于壁厚小于1mm、断后伸长率小于40%的金属管材,建议采用正压法将试样端部压扁,以提高室温拉伸试验的成功率。
 
 (2)将盘管试样端部人工掰直后进行室温拉伸试验具有可行性,但应避免试样中间非夹持区域受力变形,造成屈服强度测试结果偏高的现象。
 
 (3)对试样进行整体矫直,可以测试盘管的抗拉强度与断后伸长率,但测得的屈服强度偏高;当试样允许矫直时或屈服强度无要求时,建议使用该方法对盘管进行室温拉伸试验。
 

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来源:理化检验物理分册