加工對(duì)金屬材料拉伸性能的影響初探

尚燦

【摘 要】金屬材料拉伸試樣在加工制備過(guò)程中，取樣的位置、方向、尺寸公差等因素都會(huì)對(duì)材料的拉伸性能產(chǎn)生一定的影響。論文分析了取樣、加工對(duì)金屬材料拉伸性能的影響，旨在通過(guò)采取適當(dāng)?shù)闹苽浞绞剑ＷC加工過(guò)程的準(zhǔn)確性和可行性。

【Abstract】During the processing and preparation of the tensile specimens of metal materials， factors such as the position， direction and dimensional tolerance of the samples will have a certain effect on the tensile properties of the materials. The paper analyzes the effect of sampling and processing on the tensile properties of metal materials， and aims to ensure the accuracy and feasibility of the processing process by adopting appropriate preparation methods.

【關(guān)鍵詞】加工;金屬材料;拉伸性能;影響

【Keywords】processing; metal material; tensile property; effect

【中圖分類號(hào)】TG115.5+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0149-02

1 引言

金屬材料的拉伸性能是重要的力學(xué)性能之一，主要包括延伸率、斷面收縮率、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等一系列特征參數(shù)。在進(jìn)行金屬材料拉伸試樣的加工制備過(guò)程中，需要對(duì)取樣和加工等因素進(jìn)行全面探究，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性。本文以Q235B與Q345B兩種鋼板作為基礎(chǔ)試驗(yàn)材料，探討試樣取樣與加工對(duì)金屬材料拉伸性能產(chǎn)生的影響。

2 取樣對(duì)金屬材料拉伸性能的影響

2.1 取樣的方向

拉伸試樣制備的過(guò)程中，取樣方向一般有三個(gè)：45°方向、橫向和縱向。在金屬材料取樣的過(guò)程中，對(duì)于縱向取樣來(lái)說(shuō)，一般可以采用平行壓制的方式，橫向取樣可以垂直于壓制方向進(jìn)行。使用WAW-300B萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在室溫下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，結(jié)果表明，以上兩種鋼板在兩種取樣方向下，生成的拉伸值存在一定的差別。相比于屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，斷后延伸率差異最為顯著，主要體現(xiàn)在縱向和橫向取樣上。其中，Q235B橫向取樣延伸率差值達(dá)59%;Q345B橫向取樣延伸率差值達(dá)49%，嚴(yán)格地按照碳素結(jié)構(gòu)鋼以及合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼提供的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，在按照45°方向取樣后得到的拉伸性能最佳，也就是說(shuō)金屬材料在生產(chǎn)過(guò)程中，需要使用壓力性加工的方式形成有機(jī)的橫截面。在加工過(guò)程中有雜物和晶粒，沿著主變方向進(jìn)行流動(dòng)，產(chǎn)生一定的金屬纖維組織。在形變過(guò)程中，使得纖維組織產(chǎn)生一定的方向性，此時(shí)金屬材料的各項(xiàng)力學(xué)性能向不同的方向發(fā)展，發(fā)生一定的差異變化，會(huì)形成最終的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

2.2 取樣的位置

Q235B鋼板在取樣過(guò)程中，需要在鋼板腿寬以及腰高的三分之一處進(jìn)行拉伸取樣。通常情況下需要采取十個(gè)樣本，在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，圓鋼在直徑的四分之一處可以得到抗拉強(qiáng)度的位置中心。也就是說(shuō)金屬材料在進(jìn)行加工時(shí)，內(nèi)部化學(xué)成分、加工變形等一系列的內(nèi)在因素可能呈現(xiàn)不均勻分布的特點(diǎn)。尤其是在澆鑄模型的過(guò)程中，由于流速不同、位置不同和局部化學(xué)材料差異，材料具有一定程度的不均勻性，這時(shí)金相組織出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致一些材料的力學(xué)性能顯現(xiàn)。尤其是在進(jìn)行擠壓成型過(guò)程中，材料可能從?？诿撀?。在圓鋼拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，需要選取不同的直徑位置，然后再選擇不同的取樣位置，才能得到更佳的測(cè)試效果。圓鋼最佳的取樣位置位于和圓鋼表面相距1.25cm的位置。槽鋼在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)試樣制備的過(guò)程中，最佳取樣位置為腰高四分之一或腿寬的三分之一處[1]。

3 加工對(duì)金屬材料拉伸性能的影響

3.1 形狀

金屬材料在加工制作過(guò)程中，需要使用車、鉆、刨、磨等多種機(jī)械進(jìn)行加工。為了保證材料符合相應(yīng)的規(guī)范要求，需要對(duì)材料的真實(shí)使用性能進(jìn)行檢測(cè)，避免材料在加工過(guò)程中發(fā)生加工硬化，從而影響材料的使用壽命。對(duì)于試樣的形狀而言，在進(jìn)行開(kāi)肩制樣過(guò)程中，需要將試樣兩端進(jìn)行加持，然后采取有效的制樣方式，使用圓弧過(guò)渡進(jìn)行連接。一般選擇十個(gè)樣本進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)的強(qiáng)度是不同的，開(kāi)肩后的試樣屈服強(qiáng)度為377MPa。對(duì)于開(kāi)肩試樣斷后的延伸率為24.5%，抗拉強(qiáng)度為541MPa。因此，日常金屬產(chǎn)品在檢驗(yàn)過(guò)程中，取樣應(yīng)該以直條形狀為主，對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，以滿足開(kāi)肩試驗(yàn)的要求。

3.2 形狀公差

在進(jìn)行形狀公差試驗(yàn)過(guò)程中，必須要嚴(yán)格地按照施加拉伸力時(shí)產(chǎn)生的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)，為了獲得這一測(cè)定結(jié)果，需要在平行長(zhǎng)度范圍內(nèi)對(duì)橫截面積尺寸進(jìn)行截取和測(cè)算?？紤]到標(biāo)距范圍內(nèi)形狀的變化，在進(jìn)行采樣過(guò)程中，需要考慮到機(jī)床加工刀具產(chǎn)生的變化，保證在試樣呈現(xiàn)出均勻分布的狀態(tài)。試樣形狀公差是不容忽略的，在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，形狀公差可能出現(xiàn)一端大、另一端小，兩端大、中間小，或者是中間大、兩端小的不同情況。其中，一端大、一端小的情況最為常見(jiàn)[2]。

3.3 開(kāi)肩試樣的肩部過(guò)渡

在進(jìn)行開(kāi)肩式樣肩部過(guò)渡過(guò)程中，需要合理選擇試樣的加持方法，保證和圓弧過(guò)渡平行。通常情況下，在進(jìn)行矩形橫截面積截取過(guò)程中，必須要按照國(guó)家規(guī)范要求使用0.1～3mm的薄板。如果進(jìn)行加工時(shí)無(wú)法滿足要求，可能會(huì)出現(xiàn)屈服強(qiáng)度增加的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行金屬材料拉伸性能試驗(yàn)過(guò)程中，要考慮試樣的取樣與加工對(duì)其產(chǎn)生的影響，應(yīng)對(duì)取樣位置、形狀和尺寸公差等因素進(jìn)行嚴(yán)格把控，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與合理性。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊麗英，王楠.金屬材料的拉伸性能對(duì)鈑金成型質(zhì)量的影響[J].裝飾裝修天地，2019（10）：81.

【2】林磊.加工對(duì)金屬材料拉伸性能的影響研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（9）：123-125.