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弹簧材料的扭转试验

时间:2013-04-04 17:51来源:弹簧网 作者:www.zhaotanhuang.com 点击:
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[导读] 扭转试验的目的是用来检验弹簧材料在扭转力矩作用下的塑性变形性能,并显示线材的不均匀性,表面缺陷及内部部分缺陷。扭转变形性能用扭转次数来表示,而金属不均匀性及缺陷则

  扭转试验的目的是用来检验弹簧材料在扭转力矩作用下的塑性变形性能,并显示线材的不均匀性,表面缺陷及内部部分缺陷。扭转变形性能用扭转次数来表示,而金属不均匀性及缺陷则按试样的断口及表面状态评定。
  
  1.对试样的要求
  
  试样可以从外观合格的弹簧材料的任意部位截取。试样的标距长度为lOOd(d为线材的公称直径),但最小标距长度应不小5Omm最大不超过500mm。有人建议,最适当的试样长度是以在扭转过程中产生的弯曲最小为原则。实验用的试样,可用手平直或用软质锤子轻轻打直或以平稳的压力压直。试样每端弯曲90',以装在夹头上。
  
  美国试验材料标准ASTME558推荐的弹簧材料扭转试验的试样长度见表3-11。

弹簧材料的扭转试验
  
  2.线材扭转试验机的要求
  
  线材扭转试验机不需要测试扭转力矩的装置,也不需要应变计,其主要要求是:
  
  1)夹头必须具有相当的硬度;夹头的位置必须保试样轴线与扭转轴线相重合;夹头之一仅能绕本身轴线旋转,而另一个夹头,则不得旋转,但能沿轴线方向自由移动,并有拉紧试样的加力装置,以把试样拉紧,而且在扭转变形时,能根据试样长度的变化于以调整.
  
  2)试验机的速度应能调节,有记录扭转次数的记数器及测量试样标距的刻度尺。
  
  3.试验方法及其结果分析
  
  具体试验方法如下:
  
  1)将试样夹紧,并适当拉紧试样,使其轴线与夹头轴线重合。拉伸载荷要适当,并尽可能使试样拉直。对于钢丝,初始拉应力为被试材料抗拉强度的2%,对于有色金属线材,初始拉应力为被试材料抗拉强度的5%。另外,由扭转变形导致的试样长度变化,由可移动的夹头来调整。试验结果表明,在扭转变形时,钢丝试样的长度缩短,其减少值约为试样长度的1%,可是,有色金属线材试样的长度却增加,其伸长量也差不多为试样长度的1%。
  
  2)扭转速度必须均匀,不能过大,以免试样发热影响试验结果。通常直径小于3mm的绞材,其扭转速度的为60r/min,直径大于或等于3mm者,则扭转速度约为30r/min。
  
  3)试验应进行到规定次数或断裂为止,试验过程中不许中途停车。对固定方向的扭转(一般为顺时针方向),以试样旋转端转动一整圈(360度)作为扭转一次。当扭转次数少于10时,常计及1/4或1/2圈,当扭转次数大于10时,小数部分可以省略,并圆整成接近的整数。
  
  扭转次数的多少,是弹簧材料扭转持久度、脆性和变形能力的度量指标。弹簧钢的扭转次数与材料的型号、尺寸、抗拉强度、硬度,表面粗糙度、生产过程及金相结构等诸因素有关。超过一定的限度后,扭转次数(到断裂)并不随着试样长度的增加而增加。如果是扭转次数太少,它说明材料太脆,不适合于制造高质量的弹簧。
  
  对碳素弹簧钢丝的最低扭转次数的要求见表2-4。

弹簧材料的扭转试验
  
  4)扭转断裂的型式如图3-17所示。现就每种型式分述如下:
  
  I型:断口与轴线垂直、光滑。如果扭转到足够的转数后产生这种断口,说明材料的质量高。
  
  Ia型:断裂的型式与I型相同,但扭转次数很少,说明材料较脆。
  
  Ⅱ型。断口不规则、粗糙、或与轴线斜交。这种型式的断裂一般只是扭转少数n转后发生,它说明材料含有夹渣、质量低劣。
  
  Ⅲ型:材料出现长的扭转分层裂缝,断口与轴线垂直或呈毛剌状。这种分层现象往往在扭转5次后就开始,并在断裂之前可继续到12转或更多转。这种断裂型式是由于材料的塑性羞,脆性大,韧性低而引起的,在不锈钢、蒙乃尔合金(Monel)及英克乃尔(lnconel)合金的扭转试验中常可见到。
  
  Ⅳ型.这种型式的断裂易于辨认,在不到3次的扭转次数时,就明显地出现纵向裂纹。这种现象多数发生于弹簧钢的扭转试样,它说明被试验的材料不适合于制造弹簧。
  
  扭转试验时,断裂可能发生在试样的任一截面,但是,如果断裂在试样的弯曲处附近(2倍于材料直径)发生,那末,就需要重做试验。如果同时出现两种或三种型式的弹裂,就仅考虑正常的直断口的断裂,其余的断裂型式(通常是由于材料扭转不当导致的毛刺断口)可予以忽略。
  
  4.扭转比较试验
  
  如果要判别两种或多种类似材料,看谁的扭转特性好,可进行扭转比较试验。方法是,按上述介绍的方法制作扭转试样,试样的长度一般为试样直径d的50倍(即50d)。试验时,把每一个试样扭转360。,最好的材料,其永久变形最小。为便于观察比较,试验前应把变形调整到0,并注意用手约束,以防止试样过扭转。

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