金属棒材与线材试验

棒材与线材是横截面为圆形或方形的长材料,横截面积最大达240 x 320 mm² ,广泛被用于轧制和锻造。产品包括被用作交通行业的基础材料,如连杆,曲轴以及钢轨;能源行业的发电机和涡轮轴;还被用作造桥、造船、设备制造以及贮藏罐的最终产品。根据应用的不同,对这些材料的力学性能需求也不一样:从需要高抗拉强度的结构材料,到为了方便后续处理而具有高延性的材料。
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拉伸试验

棒材与线材的拉伸试验主要根据ISO 6892-1 以及 ASTM E8这两个在国际上被广泛认可的标准进行。ISO 6892-1同时也是欧洲标准(EN ISO 6892-1),两标准用词一致,所以在欧盟通用(如德国标准DIN EN ISO 6892-1)。人们根据产品的形状或者先关标准要求,从产品上截取并制备拉伸试样。如果产品的横截面符合要求,那也可以直接把产品作为试样进行试验。拉伸试验的最大试验力可轻易超过2500 kN,定制的ZwickRoell系统最高达5000 kN。上述拉伸试验对夹具和工装提出了特殊的需求,ZwickRoell采用新技术研发的夹具能保证有效地夹持试样,让试样不会因为夹持的原因而提前失效。

符合标准的应变测量

ZwickRoell的液压平推夹具可以确保试样在整个试验过程中都被稳定地夹持及定位,不会出现滑动或松脱现象。在绝大多数情况下,应变量是通过自动的接触式或非接触式引伸计进行测量的,测量方法必须符合标准要求。ZwickRoell的makroXtens系列引伸计在测试棒材与线材领域是经过实践检验的经典引伸计。该系列引伸计的机械构造包括高分辨率、高精度的传感器,以及坚固耐用的制作材料,使得引伸计可以耐受严酷的环境。该系列引伸计坚固耐用,可以持续追踪试样应变直至试样断裂,并确定断裂时应变。这省去了繁复的手动标记以及测试后的分类、测量过程。

追踪至断裂的应变测量

laserXtens系列引伸计是可以跟踪测量应变直至试样断裂的创新产品。该系列可以满足ISO 6892-1, ASTM E8, ISO 9513,以及 ASTM E83标准对棒材与线材进行应变速率控制测量,并且不需要对试样进行清洗准备。该系列引伸计不需要对试样进行手工标记,只需将激光按要求对准试样,反射产生的散斑即为标记。光学评估系统在即使有灰尘附着或者脱落试样的情况下也可以不受干扰地跟踪“自标标距”。从2009年开始,ISO 6892-1 以及 ASTM E8都允许试验速率根据应变速率自动进行控制与切换。makroXtens和laserXtens系列引伸计都具有符合试验标准(特别与应变速率闭环控制有关的)精度要求的应变速率控制能力。

硬度试验

对棒材与线材的硬度试验可以表征材料的微观结构(显微硬度试验),测定表面硬度,以及做出对于强度的粗略估算。硬度试验可以采取很多种方法,试验力也从微小到非常大不等。对于这类中间产品,相关的硬度试验方法包括了布氏(DIN EN ISO 6506-1),洛氏,维氏(DIN EN ISO 6507-1)以及努氏(DIN EN ISO 4545-1)。相关的美国标准有ASTM E10(布氏),ASTM E 384(维氏和努氏)以及ASTM E18(洛氏)。此外,在某些特殊领域(如航空航天领域使用欧洲标准EN 2002-7)会使用到其他的方法或规范。由于具有简单、快速、可靠的特点,硬度试验经常被采用,其结果也经常与材料的其他特性作比较。长材的淬透性通常通过测定沿着棒材的一系列硬度分布,再进行回火和淬火试验来获得(乔米尼试验,DIN EN ISO 642)。ZwickRoell 的硬度计产品线包含了所有硬度试验方法所要求的硬度计,包括全自动乔米尼试验所需的硬度计。

测试并确定平均总体硬度值

硬度测试的另一个方面就是测试并确定轧制后材料的平均总体硬度值。轧制是一种定制材料宽度、厚度以及机械性能的热力学工艺。使用更大力值的硬度试验方法是用来测定一些粗糙表面的平均硬度值的。最好是采用布氏或者洛氏硬度试验方法。在棒材和线材试验中,也经常使用便携式硬度计。便携式硬度计可以在现场对原件进行测试。

用硬度测试确定金相组织的晶粒结构

硬度试验的另一个方面就是对金相组织进行硬度测试来确定晶粒结构。由于金相组织微小,需要使用试验力非常小的硬度计-一般来说,需要将固定式硬度计的试验力调整到压痕的尺寸和深度与金相组织接近。 
ZwickRoell可以提供满足所有应用以及试验方法的硬度计产品组合。ZwickRoell硬度计设备可以满足所有常用国际标准要求,并且有资质进行符合国际标准要求的校准。ZwickRoell的校准实验室拥有德国国家认证机构DAkkS认证的硬度计校准资质。 
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扭转疲劳试验

在材料试验领域,柱形产品在扭转载荷下的行为是一个非常重要的研究对象。在静态试验方面,ZwickRoell能够提供与万能材料试验机配合的扭转试验设备,测试相应的材料性能。根据材料应用的需求,该设备也可以在试样上施加多轴载荷进行测试。在需要大交变扭转载荷的试验中,载荷频率要求高达200 Hz,ZwickRoell的高频疲劳试验机配合特殊的试验工装就可满足上述要求。高频疲劳试验机的共振原理在保证了高试验频率的情况下还具有低功耗的特性,提高了试验的性价比。使用高频疲劳试验机的优势在于:

  • 可以使用定制的工装夹具
  • 更快速的测试
  • 极低的能耗
  • 低维护成本
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