Q235C鋼不同測試條件下沖擊試驗(yàn)測量不確定度評定

徐凌云　郅惠博　吉靜　李洪濤　周韻

【摘 要】鑒于沖擊試驗(yàn)的影響因素較多，本文將Q235C材料加工成U型和V型缺口試樣，分別進(jìn)行了不同溫度和刀刃半徑下的沖擊試驗(yàn)，并對測量結(jié)果的不確定度做了評定和對比。

【關(guān)鍵詞】沖擊試驗(yàn);缺口類型;試驗(yàn)溫度;刀刃半徑;不確定度

中圖分類號： TM406文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）26-0204-002

【Abstract】In consideration of the different influence factors in the impact test， in this paper， Q235C steel was machined to U-notch and V-notch samples. Impact tests under different test temperature and striker radius were made on these samples. The uncertainty was evaluated and compared.

【Key words】Impact test; Notch style; Test temperature; Striker radius; Uncertainty

0 前言

沖擊性能是不可缺少的一個(gè)項(xiàng)目，能很好地反映材料的低溫和回火脆化傾向，對于各種熱加工缺陷以及材料內(nèi)部夾雜物引起的脆化也非常敏感，因而在產(chǎn)品檢驗(yàn)和科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用[1]。然而諸如試樣尺寸、加工精度、缺口加工狀態(tài)、沖擊試驗(yàn)機(jī)的剛度、擺錘、刀刃形態(tài)、回零差、底座跨距、曲率半徑及斜度等因素都會對試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響，使沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散變大[2-4]。為了使沖擊功檢測結(jié)果更為可靠準(zhǔn)確，有必要進(jìn)行測量不確定度評定。測量不確定度用于描述測量結(jié)果的可疑程度，不確定度越小，則測量結(jié)果的可疑程度越小，測量結(jié)果的水平和質(zhì)量越高。因此，金屬夏比沖擊試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度評定的合理度和滿意度在試驗(yàn)過程中尤為重要[5-6]。

本文將依據(jù)GB/T 229-2007[7]標(biāo)準(zhǔn)，對Q235C材料進(jìn)行不同參數(shù)下的沖擊試驗(yàn)，并分別對結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定。具體的試驗(yàn)參數(shù)如下：

（1）試驗(yàn)溫度：試驗(yàn)在-20℃、0℃和20℃三個(gè)溫度下進(jìn)行。

（2）刀刃半徑：2mm和8mm。

（3）試樣缺口類型：U型、V型缺口沖擊試樣。

1 數(shù)學(xué)模型的建立

由于試驗(yàn)結(jié)果可直接顯示，因此可以建立如下的數(shù)學(xué)模型：Y=X。

式中，X是被測試樣沖擊吸收功的檢測值，單位：J;Y是被測試樣沖擊吸收功的讀出值，單位：J。

2 測量不確定度來源分析

對于同一溫度下，同一缺口類型試樣的試驗(yàn)，不考慮溫度效應(yīng)引起的不確定度分量。試驗(yàn)方法滿足GB/T 229-2007的要求，試樣沖擊吸收功測量不確定度主要來源于以下幾個(gè)方面：

（1）試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性引入的不確定度分量。

（2）試驗(yàn)機(jī)誤差引入的不確定度分量。

（3）儀器分辨力引入的不確定度分量。

3 不確定度的評定

首先以20℃沖擊溫度、V型缺口試樣的試驗(yàn)為例，分別對2mm刀刃和8mm刀刃下沖擊試驗(yàn)的不確定度進(jìn)行評定。

3.1 2mm刀刃評定結(jié)果

3.1.1 試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性引入的不確定度分量

3.2.5 擴(kuò)展不確定度U95的評定

取置信概率p=95%，查閱JJF 1059.1-2012附錄B可得：tp=2.12，最終擴(kuò)展不確定度的計(jì)算結(jié)果為U95=tp×u（KV）=2.12×3.0=6。

3.3 不同測試條件下的沖擊試驗(yàn)測量不確定度評定

采用與上述同樣的方法，分別對其他參數(shù)下的沖擊不確定度進(jìn)行評定，結(jié)果見表3。

4 不確定度結(jié)果分析

（1）沖擊試驗(yàn)的測量不確定度主要來源于測量重復(fù)性。

（2）沖擊吸收功能級越小，相對擴(kuò)展不確定度越大。

（3）相對于常溫沖擊，低溫沖擊中影響因素更多，諸如人員操作的熟練程度、控溫的準(zhǔn)確度等因素，都更容易造成測量結(jié)果的偏差。因此低溫沖擊的相對擴(kuò)展不確定度要明顯高于常溫沖擊。

（4）試樣缺口的狀態(tài)對于沖擊結(jié)果非常敏感，不同材料對缺口的敏感程度也不同[9]，相對于U型缺口，V型缺口頂端的應(yīng)力狀態(tài)更為復(fù)雜，因此V型缺口試樣的相對擴(kuò)展不確定度要明顯大于U型缺口試樣。

（5）采用2mm和8mm的沖擊刀刃進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，相對擴(kuò)展不確定度差異不大。

【參考文獻(xiàn)】

[1]毛立新，王麗紅.Charpy沖擊試驗(yàn)結(jié)果分析[J].一重技術(shù)，2008（2）：44-45.

[2]胡翔，王春華，劉杰，等.標(biāo)準(zhǔn)試樣在沖擊試驗(yàn)機(jī)檢定中的應(yīng)用[J].工程與試驗(yàn)，2009（12），增刊：32-35.

[3]薛歡，劉念，熊飛.金屬材料低溫沖擊試驗(yàn)不確定度的評定[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（3），30（1）：7-10.

[4]揭念柱，闞繼友，王蓮蓮，等.夏比擺錘沖擊試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度的評定[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊，2013（9），49（11）：745- 751.

[5]張有為.金屬夏比沖擊試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度的評定[J].工程與試驗(yàn)，2010（9），50（3）：31-33.

[6]劉洪芝，張紅宇，孫雪翠，等.金屬夏比沖擊試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度評定[J].大型鑄鍛件，2009（1），（1）：13-15.

[7]GB/T 229-2007，金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法[S].

[8]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

[9]王洪禮.壓力容器用鋼板夏比沖擊試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度評定[J].表面工程與再制造，2009，（2）：43-45.