[发明专利]一种热模拟小直径试样拉伸试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及热模拟试验领域。

背景技术

热模拟试验机能对金属材料受热和变形加工过程进行物理模拟，一般研究钢铁材料的高温力学性能时，常采用热拉伸的方法，可以获得不同温度下极限抗拉强度和应变速率间的关系。热模拟原厂家提供的Φ10mm直径的铜卡具规格，试样尺寸要求为Φ10mm×120mm的圆棒，圆棒轴向两端分别有15mm长的螺纹，试验时在螺纹上安装螺母与铜卡具装配在一起来承载拉向载荷，铜卡具两块一组（共两组），每块内侧有半径5mm、长30mm的半圆通槽，分别将两块铜卡具的半圆通槽对合放置，铜卡具合拢后两个半圆通槽抱紧Φ10mm×120mm圆棒，并与两端的螺母靠紧，上机进行试验。也就是说试样的直径必须满足10mm，铜卡具才能与试样可靠接触并导电加热，直径小于10mm的材料会使铜卡具与试样无法接触，因而不能满足上机试验的要求。但在工作中经常遇到以下两种情况：①坯料和板厚小于11mm的情况，考虑到机加工余量，致使试验试样无法加工成Φ10mm×120mm的圆棒；②钢铁材料的坯料和板厚虽然满足加工成Φ10mm×120mm圆棒的要求，但因材料本身强度高，使试样断裂的载荷太大，热模拟试验机拉伸载荷有最大力值限制，在低于某个温度的高温拉伸试样无法断裂，导致高温拉伸试验无法开展。

鉴于上述两种情况，若要进行高温拉伸试验，则需要重新设计与试样实际尺寸相匹配的铜卡具，热模拟原厂家提供的Φ10mm直径的铜卡具无法利用，并且针对不同坯料和板厚的样品，需要设计加工不同尺寸的配套铜卡具，会大大增加试验的成本，并且无法及时高效地完成试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在不更换铜卡具的条件下对小直径试样进行拉伸试验。

本发明所采用的技术方案是：一种热模拟小直径试样拉伸试验方法，按照人如下的步骤进行

步骤一、将10mm<D<11mm的坯料样品，加工成圆棒试样的规格：Φ9mm×120mm；9mm<D≤10mm的坯料样品，加工成圆棒试样的规格：Φ8mm×120mm；8mm<D≤9mm的坯料样品，加工成圆棒试样的规格：Φ7mm×120mm；7mm<D≤8mm的坯料样品，加工成圆棒试样的规格：Φ6mm×120mm；6mm<D≤7mm的坯料样品，加工成圆棒试样的规格：Φ5mm×120mm；D为坯料样品厚度，圆棒试样的规格为直径×长度，每根圆棒试样两端都加工外螺纹；

步骤二、针对Φ9mm×120mm的圆棒试样加工四片0.5mm×30mm的半圆环形状垫片；针对Φ8mm×120mm的圆棒试样加工四片1mm×30mm的半圆环形状垫片；针对Φ7mm×120mm的圆棒试样加工四片1.5mm×30mm的半圆环形状垫片；针对Φ6mm×120mm的圆棒试样加工四片2mm×30mm的半圆环形状垫片；针对Φ5mm×120mm的圆棒试样加工四片2.5mm×30mm的半圆环形状垫片；半圆环形状垫片的规格为壁厚×长度；

步骤三、针对Φ9mm×120mm的圆棒试样准备两个M9mm的螺母，针对Φ8mm×120mm的圆棒试样准备两个M8mm的螺母，针对Φ7mm×120mm的圆棒试样准备两个M7mm的螺母，针对Φ6mm×120mm的圆棒试样准备两个M6mm的螺母，针对Φ5mm×120mm的圆棒试样准备两个M5mm的螺母；

步骤四、在热模拟试验机的两个铜卡具放入圆棒试样和对应的半圆环形状垫片，然后拧上对应的两个螺母，每个铜卡具的上下两部分各安装一片半圆环形状垫片；

步骤五、启动热模拟试验机进行高温拉伸试验，试验结束后由拉伸试验曲线上读出最大的拉力值，再根据计算试样的抗拉强度，式中：R_m为抗拉强度，单位MPa，F为拉伸过程中最大的拉力值，单位N；D₀为圆棒试样的直径，单位mm。

作为一种优选方式：所述热模拟试验机的型号为Gleeble3800。

作为一种优选方式：圆棒试样的表面粗糙度Ra≤3.2μm。

作为一种优选方式：半圆环形状垫片材质为紫铜。

本发明的有益效果是：本发明所述的试验方法可以节约大量设计制作铜卡具的费用，更换成本低，利用边角料即可制备；利用本发明所述的试验方法，操作简单且数据准确。

附图说明

图1是本发明热模拟试验机安装结构试样结构示意图；

图2是本发明圆棒试样、铜卡具和半圆环形状垫片侧向装配示意图；