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島津試驗(yàn)機(jī)丨夾具世界系列之金屬材料
導(dǎo)讀
人類文明的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步同金屬材料關(guān)系十分密切，種類繁多的金屬材料已成為人類社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，例如新能源汽車采用鐵、銅、鋅、鉻和碳鋼等金屬材料，側(cè)面反應(yīng)出金屬材料應(yīng)用的深度和廣度是衡量一個(gè)國(guó)家發(fā)展程度和反映國(guó)家綜合實(shí)力的重要指標(biāo)。
對(duì)金屬材料進(jìn)行力學(xué)性能、疲勞可靠性等測(cè)試與研究，對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、質(zhì)量控制、失效分析都非常重要。金屬材料所應(yīng)具備的主要力學(xué)性能決定了材料的應(yīng)用范圍，安全可靠性和使用壽命。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，轎車A柱作為事故碰撞中全車受力點(diǎn)最為重要的部件，A柱的制造鋼材強(qiáng)度直接決定了汽車的安全程度，進(jìn)而直接影響了駕乘人員的生命安全。從各大汽車廠商的主力車型碰撞測(cè)試可以看到它們各自的技術(shù)水平和用料好壞，是否減配一目了然。綜合上述情況我們可以選擇熱成型鋼，根據(jù)IS0 6892-1-2016和GB/T 228.1-2021測(cè)試金屬材料的性能，使用高夾持力的液壓平推夾具，配合SSG50-10H引伸計(jì)采用應(yīng)變速率控制方法，對(duì)高強(qiáng)度鋼進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)。下面介紹島津試驗(yàn)機(jī)在金屬材料方面的夾具與應(yīng)用。
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GB/T 36024-2018 薄板和薄帶十字形試樣
雙向拉伸試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介
在實(shí)際工程中大量采用了金屬薄板和薄殼結(jié)構(gòu)，其大多是雙向受力構(gòu)件。研究結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、極限承載能力等，均需要準(zhǔn)確和全面的材料性能數(shù)據(jù)，特別是應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系數(shù)據(jù)。由于多方面的原因（單向拉伸的變形能力不夠，不同應(yīng)力狀態(tài)對(duì)材料力學(xué)行為有不同的影響等因素），迫切需要適宜的能反映復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的雙向拉伸試驗(yàn)方法。因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36024-2018,在不使用雙軸試驗(yàn)機(jī)的情況島津可以用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)配合鏈接型雙向拉伸試驗(yàn)夾具，通過(guò)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)移動(dòng)橫梁施加壓力，對(duì)十字形試樣進(jìn)行拉伸，并保證十字夾頭位移率恒定，同步性高。
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GB/T 36024
?應(yīng)力-應(yīng)變曲線
?屈服應(yīng)力
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十字拉伸試驗(yàn)夾具
?夾具線性導(dǎo)軌保證位移順暢?
?橫梁移動(dòng)施加載荷
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應(yīng)變測(cè)量裝置
?實(shí)時(shí)直接測(cè)量試樣變形
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金屬薄板十字雙向拉伸試驗(yàn)視頻請(qǐng)點(diǎn)擊查看：https://mp.weixin.qq.com/s/yJTsuj0q-N2pRafKhiSZ0w
圖1：金屬薄板十字雙向拉伸試驗(yàn)曲線
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包辛格效應(yīng)研究與測(cè)試
為了減輕交通工具的能量消耗，使用較薄的高強(qiáng)度鋼設(shè)計(jì)車身作為減輕重量的一種方法。但在使用高強(qiáng)度鋼時(shí)，沖壓成形后容易產(chǎn)生回彈等形狀缺陷，修改制造模具所需的時(shí)間和成本過(guò)高是一個(gè)問(wèn)題。一般金屬材料的力學(xué)參數(shù)（默認(rèn)值）預(yù)先記錄在CAE分析中使用的沖壓成形模擬分析軟件中，并且可以使用這些值進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。如果使用默認(rèn)值直接進(jìn)行模擬分析不進(jìn)行修正，結(jié)果與沖壓成形產(chǎn)品的實(shí)際形狀尺寸會(huì)出現(xiàn)較大差異。為了獲得高精度的沖壓成形擬合度，利用島津萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和包辛格效應(yīng)測(cè)試夾具，對(duì)高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行了平面內(nèi)反向加載試驗(yàn)。包辛格效應(yīng)測(cè)量夾具可以附加專用的接觸式引伸計(jì)SG-50-50，能夠精確測(cè)量試樣中產(chǎn)生的應(yīng)變。除此以外，此套測(cè)試夾具也可配合相應(yīng)的電阻片式應(yīng)變儀測(cè)試其樣品應(yīng)變值進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)與面內(nèi)反向加載試驗(yàn)，分別獲得材料相關(guān)性能數(shù)據(jù)。通過(guò)所得數(shù)據(jù)對(duì)部件進(jìn)行 CAE 分析。
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包辛格效應(yīng)測(cè)試
?金屬鋼板平面內(nèi)反向加載試驗(yàn)
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測(cè)試目的
?正反向加載應(yīng)力-應(yīng)變曲線和雙向屈服強(qiáng)度
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包辛格夾具
?機(jī)械螺釘鎖緊試樣
?搭配接觸式引伸計(jì)等變形測(cè)量?jī)x
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應(yīng)變mm
板厚：1.4mm
試驗(yàn)方法：超過(guò)屈服點(diǎn)后拉伸至3mm，反方向壓縮至變形量0mm循環(huán)重復(fù)三次。第一次拉伸對(duì)于屈服點(diǎn)A壓縮到0mm后的第2次以后的屈服點(diǎn)B正在下降。（包辛格效應(yīng)）
圖2：包辛格試驗(yàn)曲線和簡(jiǎn)介
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其他金屬材料測(cè)試夾具
工作原理 | 旋轉(zhuǎn)手柄使夾具體沿軸向運(yùn)動(dòng)，夾塊固定于垂直位置只能在水平方向移動(dòng)以保證夾具之間距離不變夾緊試樣。 |
適用范圍 | 更換夾塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格棒材、板材的夾緊 |
特征 | 方便夾持試樣，提高測(cè)試效率；自緊式楔形設(shè)計(jì)避免打滑試樣；加載過(guò)程中夾面不動(dòng)，夾具體移動(dòng)，保證對(duì)中良好 |
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工作原理 | 同手動(dòng)楔形夾具比，動(dòng)力源為氣動(dòng)/液壓 |
適用范圍 | 更換夾塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格棒材、板材的夾緊增加轉(zhuǎn)換板可實(shí)現(xiàn)壓縮試驗(yàn) |
特征 | 在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整氣/液壓和夾緊速度，可以獲得對(duì)試樣最佳的恒定初始夾緊力。 |
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工作原理 | 液壓油通過(guò)兩側(cè)活塞缸同時(shí)動(dòng)作加緊試樣，提供恒定大載荷夾持力，靠試樣與加快之間的摩擦力拉伸試樣 |
適用范圍 | 適用于各種材料的拉伸測(cè)試，包括：鋼棒和鋼板、機(jī)加工圓鋼和扁鋼、鋼筋，試樣夾持范圍更廣更大 |
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工作原理 | 夾具與墊圈、短螺栓連接件和螺母保證載荷組件相配合，放入上下夾具主體凹槽中，保證上下同軸夾進(jìn)行靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)防護(hù)罩保證安全試驗(yàn) |
適用范圍 | 適用于標(biāo)準(zhǔn)ASTM F606和ISO898試樣 |
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工作原理 | 氣缸帶動(dòng)一側(cè)夾齒夾緊試樣，另一端夾齒固定，保證箔材試樣上下在同一平面。 |
適用范圍 | 更換夾齒和氣缸可夾緊不同材質(zhì)和厚度的箔材試樣 |
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工作原理 | 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN VDA238-100的要求，將金屬薄板試樣放在滾動(dòng)支輥的下夾具上，壓頭隨試驗(yàn)機(jī)橫梁移動(dòng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，最大試驗(yàn)力為20KN。 |
適用范圍 | 試樣規(guī)格如下 W 60 mm, L 60 mm, T 2 mm or W 30 mm, L 60 mm, T 2 mm |
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工作原理 | 將鋼絲纏繞在上下夾具主體內(nèi)圓弧線槽中，通過(guò)手動(dòng)/氣動(dòng)等夾緊線材，完成試驗(yàn) |
適用范圍 | 最大試驗(yàn)力為10KN，適用于不同金屬線材 |
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工作原理 | 該夾具用于平板試樣和圓形試樣的拉伸-壓縮疲勞試驗(yàn)。具有良好的可操作性廣泛的測(cè)試強(qiáng)度范圍，使測(cè)試達(dá)到高精度 |
適用范圍 | 金屬棒材板材 |
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工作原理 | 該夾具用于平板試樣的交變載荷拉伸壓縮試驗(yàn)，該夾具為機(jī)械性結(jié)構(gòu)，內(nèi)有鋸齒形夾齒。 |
適用范圍 | 金屬板材 |
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工作原理 | 夾具僅適用于緊湊拉伸試樣，用銷釘將試樣放入上下夾具主體中，放入引伸計(jì)，開始試驗(yàn)。并符合ASTM（E399、E1820）的要求，用于計(jì)算斷裂的試驗(yàn)韌性和斷裂擴(kuò)展性能。 |
適用范圍 | 符合標(biāo)準(zhǔn)的金屬預(yù)制試樣 |
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工作原理 | 將試樣放到下夾具上，放入引伸計(jì)，開始試驗(yàn)。符合ASTM（E399）標(biāo)準(zhǔn)，用于斷裂韌性試驗(yàn)。 |
適用范圍 | 符合標(biāo)準(zhǔn)的金屬預(yù)制試樣 |
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結(jié)語(yǔ)
以上介紹了島津試驗(yàn)機(jī)在金屬材料行業(yè)主要夾具；島津標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)載荷從 1 N到600KN不等，可適應(yīng)各種樣品，如金屬、橡膠、塑料、復(fù)合材料、金屬、木材、玻璃陶瓷等材料的板、棒、線、繩等樣品。島津夾具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還可以根據(jù)特殊需求和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)定制夾具，以滿足材料行業(yè)客戶需求，一方面提高材料的研究深度和應(yīng)用廣度，另一方面助推產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。島津試驗(yàn)機(jī)以百年技術(shù)積累與經(jīng)驗(yàn)，為您提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)。
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撰稿人：楊漢章
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本文內(nèi)容非商業(yè)廣告，僅供專業(yè)人士參考。
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