实践与训练1 拉伸试验机的使用

实践与训练1拉伸试验机的使用模块一走进材料项目1金属材料的性能与检测任务说明通过教师讲解、现场操作演示、阅读实践与训练工作页等学习，掌握拉伸试验试样的制备、试验机组成和基本操作方法，规范操作，养成良好职业习惯。任务要求：掌握拉伸试验机的使用原理，熟悉拉伸试验机的组成部分及工作特点；了解拉伸试验标准试件制备过程及要求；能说明标准试件要求，完成拉伸试验机的操作。任务分析及步骤说明拉伸试验机简介拉伸试验机（图1-1）主要适用于金属及非金属材料的测试，可对材料进行拉伸、压缩、弯曲、撕裂、剥离、剪切、粘合力、拔出力、两点延伸（需另配引伸计）等多种试验。拉伸试验机有电子式、液压式和电液伺服式三种。拉伸试验标准试样制备在GB/T228.1—2010中规定，金属拉伸试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸，试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。按照相关产品标准或GB/T2975-2018的要求切取样坯和制备试样。用于制备试样的试料和样坯的切取和机加工，图1-1拉伸试验机应避免产生表面加工硬化及热影响，改变材料的力学性能。图1-1拉伸试验机最常见的拉伸试样是圆形截面试样和矩形截面试样，如图1-2和图1-3所示。如图中所示，试样由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度Lc称为试样的平行长度，一般所说的试样拉伸变形，都是指这一段的变形。按试样的原始标距Lo与平行长度的原始横截面积So之间的关系，分为比例试样和非比例试样。比例试样Lo=kSo，非比例试样其原始标距L0与原始横截面积S0无关。国际上使用的比例系数k的值为5.65，当试样横截面积太小，以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高的值（优先采用11.3图1-2圆形截面拉伸试样图1-3矩形截面拉伸试样a）试验前b）试验后a）试验前b）试验后试样夹持端与平行长度的尺寸不相同，之间应以过渡弧连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。试样夹持端的形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。为了使实验测得的结果可以相互比较，必须按照国家标准试验（GB/T228.1—2010）规定的试样形状和尺寸进行试样的制备。表1-1给出了圆形横截面比例试样尺寸的国家标准规定。表1-1圆形横截面比例试样尺寸的国家标准规定do/mmr/mmk=5.65k=11.3Lo/mmLc/mm试样编号Lo/mmLc/mm25≥0.75do5do≥Lo+do/2仲裁试验：Lo+2dR110do≥Lo+do/2仲裁试验：Lo+2doR0120R2R0215R3R0310R4R048R5R056R6R065R7R073R8R08注：1.如相关产品标准无具体规定，优先采用R2、R4或R7试样。2.试样总长度取决于夹持方法，原则上Lt＞Lc+4do本次实验采用常用的圆形横截面比例试样R4（do＝10mm，Lo＝50mm）。拉伸试验机操作步骤（1）试件准备1）取标准比例试样R4，原始标距Lo=50mm，在标距两端冲眼做为标志。2）在试件标距范围内分别测量试件的两端及中间三个位置的直径。为保证精确度，每一截面取互相垂直的两个方向各测量一次，并计算其平均值，以三截面中最小处的平均值作为计算直径d0，再算出试件的初始横截面面积S0。根据低碳钢的Rm估计拉断试件所需的最大载荷Fmax。（2）试验机准备1）根据试件极限载荷的大小，选择合适的测力量程，并配置相应的摆锤。2）浮起工作台，调整测力指针，对准零点，并使主、副针靠拢。3）在自动绘图器上安装绘图纸与笔。（3）安装试件（4）开动试验机预加小量载荷（如加至2kN，只用于低碳钢拉伸试验），以检查试验机工作是否正常，确认正常后卸载接近零点。（5）进行试验1）慢速加载，缓慢而均匀地使试件产生变形，注意测力指针的转动、自动绘图的情况和相应的试验现象。2）对低碳钢继续加载，观察屈服时的载荷。当测力指针倒退时，说明材料发生屈服，读出屈服载荷Fs。过屈服阶段后，可用较快的速度加载，注意观察试件出现缩颈部位，直至将试件拉断，记下极限载荷Fb，停车，取下试件。3）对铸铁试件，应缓慢匀速加载，直至试件被拉断，记录最大载荷Fb。（6）结束工作1）关闭电动机，取下试件，将断裂的试件紧对在一起，测量断口处直径，在断口两个互相垂直的方向各测一次，取平均值du计算Su。用扎规测量拉断后的标距长度lu。断口如果不在试件中部13区段内，按国家标准采用断口移中方法，计算lu2）取下拉伸图，清理复原试验机、工具和现场。任务考核1.描述标准试件的要求（配分20分）考核要素及评分点配分得分试验机结构能指出并认识试验机各组成部分及其作用10能