金属工艺性能

1、金属工艺性能金属工艺性能 力学性能与工艺性能力学性能与工艺性能 力学性能：材料在外力作用下应力与力学性能：材料在外力作用下应力与 应变的关系；它是材料的使用性能；应变的关系；它是材料的使用性能； 强度设计的依据。强度设计的依据。 工艺性能：材料适应某种加工工艺的工艺性能：材料适应某种加工工艺的 能力。它是力学性能试验的一种补充能力。它是力学性能试验的一种补充 试验，其判定较为直观。试验，其判定较为直观。 特点特点 试验过程与材料的加工工艺过程、使试验过程与材料的加工工艺过程、使 用条件相类似。用条件相类似。 试验结果能较好地反映材料的宏观塑试验结果能较好地反映材料的宏观塑 性、韧性及部分外表质

2、量问题。性、韧性及部分外表质量问题。 试样容易加工。试样容易加工。 试验方法简便，无需复杂的试验设备试验方法简便，无需复杂的试验设备 即可实现。即可实现。 分类分类 棒材：顶锻试验、弯曲试验等棒材：顶锻试验、弯曲试验等 型材：展平弯曲、反复弯曲等型材：展平弯曲、反复弯曲等 板材：弯曲、反复弯曲、锻平、杯突等板材：弯曲、反复弯曲、锻平、杯突等 管材：液压、扩口、缩口、弯曲、压扁、管材：液压、扩口、缩口、弯曲、压扁、 卷边等卷边等 线材：反复弯曲、扭转等线材：反复弯曲、扭转等 常用试验标准常用试验标准 金属材料金属材料 弯曲试验方法弯曲试验方法(GB/T232-1999) 金属管金属管 扩口试验方

3、法扩口试验方法(GB/T 242-1997) 金属管金属管 压扁试验方法压扁试验方法(GB/T 246-1997) 焊接接头弯曲及压扁试验方法焊接接头弯曲及压扁试验方法 （GB/T2653-1989） 金属材料金属材料 薄板和薄带埃里克森杯突试验薄板和薄带埃里克森杯突试验 (GB/T4156-2007) 试验标准试验标准 金属材料金属材料 顶锻试验方法（顶锻试验方法（GB/T233-2000) 金属管金属管 弯曲试验方法弯曲试验方法(GB/T 244-1997) 金属管金属管 卷边试验方法卷边试验方法(GB/T 245-1997) 金属材料金属材料 反复弯曲试验方法反复弯曲试验方法(GB/T2

4、35-1999) 金属材料金属材料 线材线材 反复弯曲试验方法反复弯曲试验方法(GB/T238- 2002) 金属线材扭转试验方法金属线材扭转试验方法(GB/T239-1999) 金属材料金属材料 线材线材 缠绕试验方法缠绕试验方法(GB/T2976- 2004) 金属弯曲试验金属弯曲试验 目的：定性地检验在给定试验条件下，试目的：定性地检验在给定试验条件下，试 样承受弯曲变形的能力，并揭露其缺陷。样承受弯曲变形的能力，并揭露其缺陷。 原理：将一定形状和尺寸的试样放置于弯原理：将一定形状和尺寸的试样放置于弯 曲装置上曲装置上,以规定直径的弯心将试样弯曲到以规定直径的弯心将试样弯曲到 所要求的角

5、度后所要求的角度后,卸除试验力检查试样承受卸除试验力检查试样承受 宏观变形的能力。宏观变形的能力。 弯曲试验与弯曲力学性能试验区别：前者弯曲试验与弯曲力学性能试验区别：前者 定性后者定量；前者用于韧性材料后者用定性后者定量；前者用于韧性材料后者用 于脆性材料。于脆性材料。 取样定义取样定义 纵向纵向 ：试样长轴平行于轧制或锻造时的最：试样长轴平行于轧制或锻造时的最 大延伸方向大延伸方向 横向横向 ：试样长轴垂直于轧制或锻造时的最：试样长轴垂直于轧制或锻造时的最 大延伸方向大延伸方向 径向径向 ：试样长轴沿圆半径方向且垂直于轴：试样长轴沿圆半径方向且垂直于轴 向向 切向切向 ：试样长轴沿圆周方向

6、且垂直于轴向：试样长轴沿圆周方向且垂直于轴向 弯曲试样通则弯曲试样通则 试样可为圆形、方形、长方形或多边形横截试样可为圆形、方形、长方形或多边形横截 面棒材或板材等。面棒材或板材等。 取样位置、方向按产品标准或取样位置、方向按产品标准或GB/T2975 弯曲受拉表面不得有划痕和损伤。弯曲受拉表面不得有划痕和损伤。 方形和长方形试样的棱边应锉圆，其半径不方形和长方形试样的棱边应锉圆，其半径不 应大于厚度的应大于厚度的1/10。 棱边倒圆时不应形成影响试验结果的横向毛棱边倒圆时不应形成影响试验结果的横向毛 刺、伤痕或刻痕。刺、伤痕或刻痕。 用机加工方法去除剪切或火焰切割等形成的用机加工方法去除剪切

7、或火焰切割等形成的 影响材料性能的区域，并保留一侧原表面。影响材料性能的区域，并保留一侧原表面。 弯曲试验时，原表面应位于弯曲的拉伸面。弯曲试验时，原表面应位于弯曲的拉伸面。 弯曲试样尺寸宽度弯曲试样尺寸宽度 按相关产品标准要求按相关产品标准要求 产品标准未规定时：产品标准未规定时： 产品宽度产品宽度20mm-试样采用原宽度试样采用原宽度 产品宽度产品宽度20mm 厚度厚度3mm-试样宽度为试样宽度为20mm5mm 厚度厚度3mm-试样宽度为试样宽度为2050mm 弯曲试样尺寸厚度弯曲试样尺寸厚度 按相关产品标准要求按相关产品标准要求 产品标准未规定时：产品标准未规定时： 产品厚度产品厚度25

8、mm-试样采用原厚度试样采用原厚度 产品厚度产品厚度25mm-机加工减薄至机加工减薄至25mm 弯曲试样尺寸直径弯曲试样尺寸直径 产品直径产品直径50mm-试样采用原横截面，如试试样采用原横截面，如试 验机能力不足，对直径超过验机能力不足，对直径超过3050mm的产的产 品，可加工成横截面内切圆直径品，可加工成横截面内切圆直径25mm的的 试样。试样。 产品直径产品直径50mm-可加工成横截面内切圆可加工成横截面内切圆 直径直径25mm的试样。的试样。 钢筋类产品一般应以其全截面进行试验。钢筋类产品一般应以其全截面进行试验。 非仲裁试验，经协议可用宽度和厚度大于以非仲裁试验，经协议可用宽度和厚

9、度大于以 上规定的试样。上规定的试样。 焊接试板弯曲焊接试板弯曲术语术语 焊接试板弯曲分类：横向正弯、横向背弯、焊接试板弯曲分类：横向正弯、横向背弯、 横向侧弯、纵向正弯、纵向背弯。横向侧弯、纵向正弯、纵向背弯。 横弯：焊缝轴线与试样纵轴垂直时的弯曲。横弯：焊缝轴线与试样纵轴垂直时的弯曲。 纵弯：焊缝轴线与试样纵轴平行时的弯曲。纵弯：焊缝轴线与试样纵轴平行时的弯曲。 正弯：试样受拉面为焊缝正面的弯曲。正弯：试样受拉面为焊缝正面的弯曲。 双面不对称焊缝、焊缝最大宽度面为正面；双面双面不对称焊缝、焊缝最大宽度面为正面；双面 对称焊缝，先焊面为正面。对称焊缝，先焊面为正面。 背弯：试样受拉面为焊缝背

10、面的弯曲。背弯：试样受拉面为焊缝背面的弯曲。 侧弯：试样受拉面为焊缝纵剖面的弯曲。侧弯：试样受拉面为焊缝纵剖面的弯曲。 焊接试板弯曲试样尺寸焊接试板弯曲试样尺寸 横弯试样：厚度为焊接接头的试件厚度，横弯试样：厚度为焊接接头的试件厚度， 宽度宽度1.5试件厚度（最小试件厚度（最小20mm）；）； 侧弯试样：厚度侧弯试样：厚度10mm，宽度等于焊接，宽度等于焊接 接头母材厚度；接头母材厚度； 样胚原则上取焊板的全厚度，如无法实现样胚原则上取焊板的全厚度，如无法实现 (例如例如:对于横弯厚度大于对于横弯厚度大于30mm ;对于側弯对于側弯 厚度大于厚度大于40mm )，则可取多个试样样胚，则可取多个

11、试样样胚， 而且所取的试样样胚应覆盖焊板的全厚度而且所取的试样样胚应覆盖焊板的全厚度。 弯曲试验设备弯曲试验设备 支辊式弯曲装置支辊式弯曲装置 L= (d+3a) 0.5 a V型模具式弯曲装置型模具式弯曲装置 虎钳式弯曲装置虎钳式弯曲装置 翻板式弯曲装置翻板式弯曲装置 L= (d+2a) 26mm 弯曲试验程序及结果弯曲试验程序及结果 试样在外力作用下弯至规定的弯曲角度试样在外力作用下弯至规定的弯曲角度 后卸载，并检查试样受拉表面情况；后卸载，并检查试样受拉表面情况； 试验时应缓慢施加弯曲力；试验时应缓慢施加弯曲力； 按相关产品标准评定结果；按相关产品标准评定结果； 产品标准规定的弯曲角度认

12、作为最小值，产品标准规定的弯曲角度认作为最小值， 规定的弯曲半径认作为最大值。规定的弯曲半径认作为最大值。 弯曲试验的影响因素弯曲试验的影响因素 宽厚比：宽度越大要求越严格；宽厚比：宽度越大要求越严格； 弯心直径：直径越小要求越严格；弯心直径：直径越小要求越严格； 弯曲角度：角度越大要求越严格。弯曲角度：角度越大要求越严格。 金属管弯曲试验金属管弯曲试验 定义：在带槽弯心上将管材试样弯至规定定义：在带槽弯心上将管材试样弯至规定 角度，检验金属管承受弯曲塑性变形的能角度，检验金属管承受弯曲塑性变形的能 力并显示其缺陷的试验。力并显示其缺陷的试验。 目的：检验金属管对弯曲加工的适用性。目的：检验金

13、属管对弯曲加工的适用性。 金属管弯曲试验金属管弯曲试验 弯心应该具有与管外径轮廓相适应的弯心应该具有与管外径轮廓相适应的 沟槽。沟槽。 弯曲装置应能限制管的横截面发生椭弯曲装置应能限制管的横截面发生椭 圆变形（椭圆短轴最小值圆变形（椭圆短轴最小值原外径原外径 85%）。）。 对焊接管，如相关标准对焊缝位置未对焊接管，如相关标准对焊缝位置未 做规定，焊缝应置于试验位置的水平做规定，焊缝应置于试验位置的水平 中心线。中心线。 金属管扩口试验金属管扩口试验 定义：将规定锥度的顶心压入金属管一端，使定义：将规定锥度的顶心压入金属管一端，使 直径均匀地扩张至规定尺寸，检验金属管径向直径均匀地扩张至规定尺

14、寸，检验金属管径向 扩张塑性变形的能力并显示其缺陷的试验。扩张塑性变形的能力并显示其缺陷的试验。 原理：用圆锥形顶心扩大管段试样的一端，直原理：用圆锥形顶心扩大管段试样的一端，直 至扩大端的最大外径达到相关产品标准所规定至扩大端的最大外径达到相关产品标准所规定 的值的值D0。 目的：检验在给定条件下管子的塑性变形能力，目的：检验在给定条件下管子的塑性变形能力， 适用于外径适用于外径150mm壁厚壁厚10mm管材；管材； 扩口率扩口率：Xd=（D0-D）/D100% 金属管卷边试验金属管卷边试验 目的：检验圆形横截面金属管塑性变形的能目的：检验圆形横截面金属管塑性变形的能 力，适用于外径力，适用

15、于外径150mm壁厚壁厚10mm管材；管材； 方法：先扩口，再卷边方法：先扩口，再卷边 金属管压扁试验金属管压扁试验 定义：将金属管压扁至规定尺寸，检验其定义：将金属管压扁至规定尺寸，检验其 塑性变形能力并显示其缺陷的试验。塑性变形能力并显示其缺陷的试验。 原理：垂直于管的纵轴方向对规定长度的原理：垂直于管的纵轴方向对规定长度的 试样或管的端部施加外力进行压扁，直至试样或管的端部施加外力进行压扁，直至 在力的作用下两压板之间的距离达到相关在力的作用下两压板之间的距离达到相关 产品所规定的值产品所规定的值H。如为闭合压扁，试样内。如为闭合压扁，试样内 表面接触的宽度应至少为试样压扁后其内表面接触

16、的宽度应至少为试样压扁后其内 宽度的宽度的1/2。 压扁系数：压扁系数：H=(1+)t/(+t/D) 金属管压扁试验金属管压扁试验 适用于外径适用于外径600mm壁厚壁厚15600mm管材；管材； 试样长度：试样长度：10mmL90mm 未经加工的薄板。未经加工的薄板。 杯突试验示意图杯突试验示意图 方法步骤方法步骤 测量试样厚度测量试样厚度 加润滑剂加润滑剂 将试样放入压模并将试样放入压模并 加约加约10kN压紧力压紧力 平稳施加压力直至平稳施加压力直至 有裂纹穿透试样时有裂纹穿透试样时 停机停机 测量压头压入的深测量压头压入的深 度，精确到度，精确到0.1mm 影响杯突试验结果的因素影响杯

17、突试验结果的因素 试样夹紧力试样夹紧力 润滑条件润滑条件 试验加力速度试验加力速度 杯突试验终止（裂纹穿透）点的控制杯突试验终止（裂纹穿透）点的控制 金属顶锻试验金属顶锻试验 定义：对规定尺寸的试样进行锤击或锻打，定义：对规定尺寸的试样进行锤击或锻打， 检验金属在室温或热状态下承受顶锻塑性检验金属在室温或热状态下承受顶锻塑性 变形的能力并显示其缺陷的试验。变形的能力并显示其缺陷的试验。 锻压比：顶锻后试样高度与锻前试样高度锻压比：顶锻后试样高度与锻前试样高度 之比，一般取之比，一般取1/3。 试样：横截面尺寸（直径、内切圆直径）试样：横截面尺寸（直径、内切圆直径） 为为630mm，高度，高度h

18、约为直径的约为直径的1.5倍倍 金属反复弯曲试验金属反复弯曲试验 定义：将试样一端固定，绕规定半径的圆定义：将试样一端固定，绕规定半径的圆 柱支座弯曲柱支座弯曲90度，再沿相反方向弯曲的重度，再沿相反方向弯曲的重 复弯曲试验复弯曲试验 目的：检查金属线材（目的：检查金属线材（0.310mm）、薄）、薄 板和薄带（板和薄带（3mm）在反复弯曲中承受塑）在反复弯曲中承受塑 性变形的能力并显示其缺陷性变形的能力并显示其缺陷 金属反复弯曲试验金属反复弯曲试验 方法步骤方法步骤 查表选取支座半径查表选取支座半径 及圆柱顶部至拨杆及圆柱顶部至拨杆 底部距离底部距离 夹紧试样下端，并夹紧试样下端，并 将试样

19、向左弯将试样向左弯90度度 然后返回起始位置然后返回起始位置 作为第作为第1次弯曲，再次弯曲，再 由此位置向右弯由此位置向右弯90 度并回到起始位置度并回到起始位置 作为第作为第2次弯曲，依次弯曲，依 次连续进行试验次连续进行试验 金属反复弯曲试验金属反复弯曲试验 以每秒以每秒1次的均匀速度进行弯曲操作，直至次的均匀速度进行弯曲操作，直至 规定的弯曲次数或出现肉眼可见的裂纹规定的弯曲次数或出现肉眼可见的裂纹 试样断裂的最后一次弯曲不计入弯曲次数试样断裂的最后一次弯曲不计入弯曲次数 为确保试样与支座连续接触可施加一些张紧力为确保试样与支座连续接触可施加一些张紧力 金属线材缠绕试验金属线材缠绕试验

20、 定义：将线材紧密地缠绕在一定直径的定义：将线材紧密地缠绕在一定直径的 芯棒上，以规定圈数成螺旋线圈芯棒上，以规定圈数成螺旋线圈 目的：测定金属线材在缠绕试验过程中目的：测定金属线材在缠绕试验过程中 承受塑性变形的能力承受塑性变形的能力 试样：直径为试样：直径为0.110mm的金属线材的金属线材 金属线材缠绕试验金属线材缠绕试验 试验程序试验程序 线材没有任何扭转，以线材没有任何扭转，以1圈圈/s的均匀速度的均匀速度 以螺旋线形式缠绕在规定芯棒上以螺旋线形式缠绕在规定芯棒上 缠绕时，可在自由端加不超过材料抗拉强缠绕时，可在自由端加不超过材料抗拉强 度度5的拉紧力的拉紧力 如要求解圈后再缠绕，速度应尽可能慢以如要求解圈后再缠绕，速度应尽可能慢以 防样品发热防样品发热 按规定检查试样表面，一般未发现裂纹判按规定检查试样表面，一般未发现裂纹判 为合格为合格 金属线材扭转试验金属线材扭转试验 单扭定义：试样绕自身轴线向一个方向均匀单扭定义：试样绕自身轴线向一个方向均匀 旋转旋转360度作为一次扭转，至规定次数或试度作为一次扭转，至规定次数或试 样断裂样断裂 双扭定义：试样绕自身轴线向一个方向均匀