铝的拉伸试验

本实验的目的是:

1. 让学生熟悉标准的实验室测试以确定任何形式的金属材料的拉伸性能 (ASTM E8),
2. 比较常用工程金属材料 (结构钢和铝材) 的性能, 并
3. 将被测试的金属属性与已发布的值进行比较。

假定有一个具有变形控制和相关测试和数据采集能力的通用测试机 (UTM) 可用。逐步执行由制造商提供的拉伸测试的过程, 特别注意安全准则。如果您不确定任何步骤, 请不要继续。如果你不遵照适当的预防措施, 你可以严重伤害自己或周围的人, 以此来澄清你对实验室讲师的疑虑。还要确保您知道所有紧急停止过程, 并且您熟悉运行该计算机的软件。

下面的程序是通用的, 旨在涵盖最重要的步骤;根据可用设备的不同, 可能有明显的偏差。

1. 准备标本:

1. 为普通铝 (如 6061T6) 获取圆柱形试样。
2. 测量试样的直径到最近的0.002 英寸在中间的几个位置使用卡尺。
3. 把标本牢牢地握住, 用一个文件标记, 大约2。注意: 仔细地标记测量长度, 使其清晰地蚀刻, 但不太深以致成为可能导致骨折的应力集中。
4. 用卡尺测量实际有标记的量规长度到最近的0.002。
5. 如果可能的话, 安装一个纵向应变仪, 如朱庇特视频中所描述的 "材料常数"。
6. 收集有关校准数据的所有可用信息, 并解决用于帮助评估潜在的实验错误和可信度限制的所有仪器。这两个问题是取得有意义结果的关键, 但超出了这里讨论的范围。

2. 测试样品:

打开测试机并初始化该软件。请确保在软件中设置了适当的图形和数据获取功能。至少应显示应力应变曲线, 并显示负载和应变。

1. 在软件中选择与 ASTM E8 测试协议兼容的适当测试过程。请注意所使用的应变率, 以及两个率, 一个为弹性和一个为非弹性范围, 正在使用。在软件中设置任何适当的操作 (例如, 为了使机器停止5% 应变, 这样您就可以安全地移除计并保持达到的最大负载值)。
2. 手动提高十字头, 使试样的全长适合在手柄之间容易。仔细地将试样插入顶部手柄, 使其握深80% 左右;将试样夹在手柄内, 稍微收紧以防止试样掉落。注: 在这个阶段, 不要收紧对其全部压力的控制。
3. 慢慢地降低顶部横梁。一旦试样在底部抓握深度的80% 左右, 确保试样正确地对准底部手柄 (即, 在其完全打开的位置底部手柄, 标本应 "浮动" 在底部抓握打开的中间)。试样的错位在测试过程中会产生额外的弯曲和扭转应力, 是进行拉力试验时遇到的最常见的误差之一。如果仪器本身的对齐很差, 请与技术员一起正确地对准手柄。
4. 通过手柄向试样施加适当的侧向压力, 以确保在测试过程中不会发生滑移。注: 在这一点上将有一个小的轴向负荷, 因为收紧过程中引入了对试样的预载;您的测试机器可能会进行软件调整以最小化此预加载。记录预加载值。
5. 按照制造商的规格, 将电子计安全地连接到试样上。注: 计刀片不需要精确定位在标本上的量具标记上, 但应近似地集中在试样上。
6. 仔细检查你是否已经正确执行了所有的程序, 直到这一点;如有可能, 请让主管核实样品是否已准备好进行测试。
7. 开始加载, 开始将拉伸载荷应用于试样, 并观察在计算机显示器上应用负载的实时读数。注: 如果测量的负荷不增加, 试样会滑过手柄, 需要重新附加。如果出现这种情况, 请停止测试, 然后从步骤2.3 重新启动实验。
8. 有时在示例失败之前, 测试将自动暂停, 而不卸载样本 (步骤 2.7)。此时, 移除计。如果标本打破了计到位, 你会摧毁计, 一个非常昂贵的设备。
9. 继续应用拉伸负载直到故障。当到达最大载荷时, 测量的载荷将开始减小。此时, 试样将开始颈缩, 最后的断裂应发生在这个颈区域内通过韧性或半韧性撕裂。
10. 测试结束后, 举起十字头, 松开顶部手柄, 从顶部抓地拉出碎片标本。一旦标本的上半部分被删除, 松开底部的抓地力, 并删除标本的另一半。
11. 在最大拉伸载荷下记录值, 并打印应力应变曲线的副本。将记录的数据保存到硬盘和至少一个可移动媒体设备上。
12. 仔细地将破裂试样的两端合在一起, 并测量标尺标记与最近0.002 之间的距离。记录最后的测量长度。
13. 测量试样的直径在最小的剖面到最近的0.002 英寸。
14. 用图片和图表记录骨折标本。

3. 数据分析

1. 使用表1中的数据, 计算每种金属材料的伸长率和面积减少。
   伸长率 = 8.6%
   面积的减少 = = 36.5%
2. 描述、分类和记录每个标本的主要断裂模式。
3. 确定材料属性, 如朱庇特视频中所描述的 "钢的应力-应变特性"。在电子表格中组织数据, 使应变计的应变达到 0.004, 在0.004 和0.05 之间由计 (计的上限是从测试中移除的应变值; 此值根据试样的变形能力)。使用十字头位移和%elongation 估计极限应变。如果不使用应变计, 一定要纠正计的任何初始滑动。你可以计算图中的平方以获得韧性 (应力-应变曲线下的面积)。
4. 使用教科书或其他适当的参考, 确定的弹性模量, 屈服强度, 和最终强度的材料使用。将已发布的值与测试结果进行比较。