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說說拉伸試驗在材料可靠性試驗的重要性及其影響因素

來源:廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司   2021年06月03日 15:17  
說說拉伸試驗在材料可靠性試驗的重要性及其影響因素

電子拉力試驗機GBS-2

  今天,小編帶大家介紹一下在可靠性試驗中比較常見的試驗--拉伸試驗,通常來說,電子產(chǎn)品的可靠性試驗中,很少會有涉及,這是因為,很多電子產(chǎn)品中,幾乎沒有長時間承受拉力的部分,當(dāng)然,也不是所有電子產(chǎn)品都如此。比如,機械玩具中的傳送帶等,常見于橡膠、塑料、包裝薄膜、電線電纜、光纖光纜、安全帶、保險帶、皮革皮帶復(fù)合材料、防水卷材、鋼管、彈簧、軸承等。

  這個時候,測定起抗拉伸能力就顯得格外的重要。

  拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標(biāo)。

  拉伸試驗中的彈性階段、屈服階段與頸縮(破壞)階段

  拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時,當(dāng)載荷不增加而仍繼續(xù)發(fā)生明顯塑性變形的現(xiàn)象叫做屈服。產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力,稱屈服點或稱物理屈服強度,用σS(帕)表示。通常許多材料沒有明顯的屈服點,通常把材料產(chǎn)生的殘余塑性變形為 0.2%時的應(yīng)力值作為屈服強度,稱條件屈服極限或條件屈服強度,用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的最大應(yīng)力值,稱抗拉強度或強度極限,用σb(帕)表示。

  一般來說,材料在拉伸過程中,會經(jīng)歷四個階段

  1,彈性階段

  隨著荷載的增加,應(yīng)變隨應(yīng)力成正比增加。如卸去荷載,試件將恢復(fù)原狀,表現(xiàn)為彈性變形。

  2,屈服階段

  應(yīng)力與應(yīng)變不成比例,開始產(chǎn)生塑性變形,應(yīng)變增加的速度大于應(yīng)力增長速度,相應(yīng)抵抗外力的能力發(fā)生“屈服”了。

  3,強化階段

  抵抗塑性變形的能力又重新提高,變形發(fā)展速度比較快,隨著應(yīng)力的提高而增強,稱為抗拉強度。通常是由于內(nèi)部晶格重排(金屬),原本相對混亂的高分子在拉力作用下糾纏(非金屬)從而顯著提高抗拉能力。

  4,頸縮階段

  材料變形迅速增大,而應(yīng)力反而下降。試件在拉斷前,于薄弱處截面顯著縮小,產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象”,直至斷裂。通常是由于金屬內(nèi)部缺陷暴露,晶格錯位等導(dǎo)致金屬鍵出現(xiàn)斷裂,或者高分子在拉力下糾纏重組斷裂等。

  其中影響金屬材料室溫拉伸試驗結(jié)果的因素主要有以下幾個方面:

  1,試樣制作的影響

  在切取樣坯時應(yīng)預(yù)防受熱、變形以及加工硬化等特點從而影響到力學(xué)性能。在機加工試樣時,可以通過把受熱或者冷加工的硬化部分去除掉,從而避免影響要測定的性能。把樣坯機加工為試樣,主要是通過車、銑、刨、磨幾個步驟加工而成的。試樣的表面粗糙度對屈服點也有影響,尤其對塑性較差的金屬材料,有使屈服點降低的趨勢。

  2,測試儀器和設(shè)備的影響

  對于尺寸測量的儀器以及量具在進行測量時,其準(zhǔn)確度必須要達到測量的要求標(biāo)準(zhǔn)。尺寸測量主要是對原始的橫截面尺寸以及對斷后的橫截面尺寸、原始標(biāo)距等,而分辨力也是對其影響是否準(zhǔn)確的重要條件之一,所以,應(yīng)用的量具和儀器必須要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的計量檢測部門通過后方使用。

  拉伸試驗設(shè)備主要包括試驗機和引伸計。試驗機是對試樣施加變形力并測定所施加力的系統(tǒng),引伸計是測定延伸(或位移)的系統(tǒng),它們的準(zhǔn)確度直接影響試驗的結(jié)果。因此,試驗機和引伸計必須經(jīng)檢定合格,且在有效期內(nèi)才可使用。試驗機的加載同軸度對試驗結(jié)果也會產(chǎn)生影響,加載同軸度是指試驗機兩夾頭軸線與試樣軸線不重合的程度,如果夾力軸線與試樣軸線有偏離,會使試樣承受附加的彎曲應(yīng)力,而影響拉伸曲線彈性直線段的線性,在彈性直線段出現(xiàn)非線性彎曲,使具有明顯屈服狀態(tài)的材料變得不明顯,影響拉伸性能的測定。

  3,夾具及試樣裝夾的影響

  在一般情況下,我們會通過夾持的方法對試樣進行拉伸試驗。如果夾具與試樣不匹配或夾具的表面外型花紋形狀不適宜,會造成夾具和試樣間不能形成足夠的夾持面積,靜摩擦力不夠,導(dǎo)致拉伸過程中夾具和試樣產(chǎn)生相對滑動,從而影響拉伸結(jié)果。此外,如果夾持傾斜,傾斜試樣受拉伸力時會導(dǎo)致力的分解,影響試驗結(jié)果。

  4,試驗溫度的影響

  一般的金屬材料會隨著溫度的升高,而測量的強度指標(biāo)則會出現(xiàn)下降,而溫度所造成的影響則可以不用計算,但應(yīng)用高精度荷載的傳感器時,對于特殊材料,就必須要考慮到是否受到了溫度的影響,應(yīng)及時修正。

  5,拉伸速率的影響

  由于拉伸速率是作為在拉伸試驗當(dāng)中必須要控制的一個參數(shù),所以拉伸的速率就會影響到金屬材料的應(yīng)力。材料的屈服點隨加載速率增大而提高,室溫條件下,拉伸速率對強度較高的金屬材料的最大拉伸強度影響不明顯,而對強度較低,并且塑性較好的材料的影響較大。

  6,人為因素的影響

  在拉伸試樣時必須要按照直徑的大小來選擇外徑的千分尺以及游標(biāo)卡尺等。一旦應(yīng)用的測量方法不夠精準(zhǔn),如當(dāng)量具的測量面和試樣軸線出現(xiàn)傾斜時,所測量的結(jié)果就會大于實際值,計算得到的強度測試結(jié)果可能會偏低。此外,如果讀數(shù)時如果不注意也有可能對讀錯,從而造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象,實驗室如果采用數(shù)顯卡尺會大大降低這種錯誤的概率。在一般情況下,如果操作的技術(shù)以及在主觀因素下出現(xiàn)不同情況時,則會給測量的結(jié)果造成一定的誤差。在相同條件下,不同人員進行拉伸試驗操作,試驗結(jié)果或多或少的存在差異。

  通過以上分析可以發(fā)現(xiàn),影響金屬材料室溫拉伸試驗結(jié)果的因素比較多。在實際檢測工作中,應(yīng)正確認識這些因素對拉伸試驗強度指標(biāo)和塑性指標(biāo)的影響傾向,實驗前選擇正確的取樣部位和取樣方向,加工成具有規(guī)定橫截面形狀和尺寸的試樣(通常按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)來確定樣品的尺寸及形狀),避免樣坯和試樣制備過程中加工硬化和熱影響,提高試樣的加工精度,選用檢定合格的測量儀器和設(shè)備,采用適宜的夾持方法與拉伸速率,實驗中精心操作,試驗后認真分析,這樣才能有效地提高拉伸試驗結(jié)果的準(zhǔn)確度

 

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