CN103630447A - 一种金属管材整体高温拉伸检测方法及其专用夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种金属管材整体高温拉伸检测方法及其专用夹具，其特征在于：采用专用管材夹具夹持整体管材试验件，并通过连接杆将试验件装夹在试验机上，经加热和保温后，实施高温拉伸检测，检测参数为：屈服前试验机横梁位移速率1mm/min；屈服后，试验机横梁移动速率为5mm/min；所述管材夹具由夹具套管、顶丝和夹锥组成，夹持整体管材试验件时，将管材伸到夹锥中，通过顶丝旋转挤压夹锥，使其锁紧管材试验件。该方法操作简单，且试验数据稳定，填补了金属管材高温拉伸检测的空白。

Description

一种金属管材整体高温拉伸检测方法及其专用夹具
技术领域
本发明属于冶金领域，特别提供一种直接应用于金属材料理化力学性能检测的金属管材整体高温拉伸检测方法。
背景技术
目前，国内进行管材高温拉伸试验均是根据《HB5211-1982金属管材高温拉伸试验方法》和《GB/T4338-2006金属材料高温拉伸试验方法》进行测试，其工作范围100～900℃，规定当外径等于或小于16mm范围内的管材应切取整管进行试验，外径大于16至30mm的管材，在试验条件具备的情况下，也应选取整管进行试验，否则可切取宽度10mm的条形试样进行试验。由于国内开展整体管材高温拉伸试验的不多，目前为止受检测条件限制，金属管材的高温拉伸检测，通常是采用剖开管形式来代替整管高温拉伸试验，但采用该方法检测，会为管材的使用带来较大的不确定性，无法反映出管材在高温复合应力作用下的实际工作情况，并且加工费用高，检测周期长。开展管材整体高温拉伸研究，填补检测空白，满足用户需求，同时，减少试验件的加工费用，缩短检测周期，成为目前的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属管材整体高温拉伸检测方法及其专用夹具，该方法操作简单，且试验数据稳定，填补了金属管材高温拉伸检测的空白。
本发明具体提供了一种金属管材整体高温拉伸检测方法，其特征在于：采用专用管材夹具夹持整体管材试验件，并通过连接杆将试验件装夹在试验机上，经加热和保温后，实施高温拉伸检测，检测参数为：屈服前试验机横梁位移速率1mm/min；屈服后，试验机横梁移动速率为5mm/min；
所述管材夹具由夹具套管1、顶丝2和夹锥3组成，其中夹具套管1为内部有通孔的圆柱形套管，其通孔的一段为圆柱形通孔11，另一段为圆台形通孔12，夹具套管1内壁圆柱形通孔11段有内螺纹13；顶丝2外有与内螺纹13相配合的外螺纹21；夹锥3是带有通孔31的锥形套管，锥形套管上布有四条相互之间呈90°的缝32，夹锥3内壁上有内螺纹33；夹持整体管材试验件时，将管材伸到夹锥3中，通过顶丝2挤压夹锥3，使其锁紧管材试验件。
试验时，将试验件两端分别连接一个夹具组成连接体，连接体两端再分别与高温拉杆相连安装在试验机上，实施高温拉伸试验。
由于管材试样件的壁厚较薄，应采用圆形环抱夹持方式，若夹持不紧容易出现打滑，发生断于根部的现象从而导致试验件作废，但夹持过紧易损伤试验件，本发明所述管材夹具依靠顶丝挤压夹锥，使其在夹具套管中锁紧管材，这种锁紧力远远大于试验件高温拉伸时所受施加的载荷，试验时不会出现打滑和断于根部的现象。
本发明所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在试验件的两端用塞子塞住，这样有利于将管材试样件锁紧，同时避免把管材试验件夹变形。塞子的尺寸为50mm+d，d为管材内径，试验件两端两个塞子之间的距离不小于50mm。
本发明所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在给试验件进行加热时，可以将管材夹具和试验件同时放入加热炉内加热（见图4），以减小试验件长度方向上的温度梯度，使试验结果更准确、可靠；也可以仅将试验件的一部分放入加热炉内，管材夹具在加热炉外面（见图5），该方式的优点在于工装耐用。
本发明所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在试验件平行段上、中、下选取三点进行温度测量，并将温度反馈给控温***进行温度调整。可以采用热电偶进行试验件温度测量。
本发明还提供了所述金属管材整体高温拉伸检测方法专用管材夹具，其特征在于：所述管材夹具由夹具套管1、顶丝2和夹锥3组成，其中夹具套管1为内部有通孔的圆柱形套管，其通孔的一段为圆柱形通孔11，另一段为圆台形通孔12，夹具套管1内壁圆柱形通孔11段有内螺纹13；顶丝2外有与内螺纹13相配合的外螺纹21；夹锥3是带有通孔31的锥形套管，锥形套管上布有四条相互之间呈90°的缝32，夹锥3内壁上有内螺纹33。
该夹具可分解，高温烧结后容易拆卸，可以反复使用，且既能锁紧又不损伤试验件，能够避免打滑或断于根部现象的发生。
本发明所述金属管材整体高温拉伸方法操作简单，试验数据稳定，获得了能够表征管材实际工况的高温性能指标，实施效果良好，填补了金属管材高温拉伸检测的空白，对掌握金属管材的高温特性以及充分发挥管材的功能具有关键的作用。
附图说明
图1夹具套管结构示意图；
图2顶丝结构示意图；
图3夹锥结构示意图；
图4试验件全部加热方法示意图（其中1、套管，2、顶丝，3、夹锥，4、试验件，5、加热炉）；
图5试验件局部加热方法示意图（其中1、套管，2、顶丝，3、夹锥，4、试验件，5、加热炉）。
具体实施方式
实施例1
GH625金属管材（φ6mm）的整体高温拉伸试验：
首先，测量试验件尺寸，计算原始横截面S0（mm2），刻划原始标距L0（mm）；然后，在试验件的两端用塞子塞住，塞子的尺寸为50mm+d，d为管材内径，试验件两端两个塞子之间的距离为50mm；再将试验件两端分别连接一个夹具组成连接体（如图4所示），连接体两端再分别与高温拉杆相连安装在试验机上；最后，为保证管材试验件在加热和保温过程中各部分均匀受热，在试验件平行段上、中、下选取三点捆绑热电偶测温和控温，然后实施高温拉伸试验。试验参数的选择：试验温度：650℃，保温时间：20min，屈服前试验机横梁位移速率1mm/min；屈服后，试验机横梁移动速率为5mm/min；当试验件拉断后，试验结束，按照公式计算屈服强度Rp0.2（MPa）、抗拉强度Rm（MPa）和延伸率A（%）：
Rp0.2=Fp0.2/S0     Rm=Fm/S0A=(L1-L0)/L0
其中L1为管材断后标距（mm），计算结果见表1。
如图1～3所示，本实施例所用管材夹具由夹具套管1、顶丝2和夹锥3组成，其中夹具套管1为内部有通孔的圆柱形套管，其通孔的一段为圆柱形通孔11，另一段为圆台形通孔12，夹具套管1内壁圆柱形通孔11段有内螺纹13；顶丝2外有与内螺纹13相配合的外螺纹21；夹锥3是带有通孔31的锥形套管，锥形套管上布有四条相互之间呈90°的缝32，夹锥3内壁上有内螺纹33。夹持整体管材试验件时，将管材伸到夹锥3中，通过顶丝2挤压夹锥3，使其锁紧管材试验件。
实施例2
GH536金属管材（φ8mm）的整体高温拉伸试验：
如图5所示将连接体两端与高温拉杆相连安装在试验机上，管材夹具在加热炉外面，按照实施例1方式进行高温拉伸试验，试验结果见表1。
比较例1
采用常规剖开管形式针对实施例1所用管材试验件进行试验，试验所得数据见表1。
比较例2
采用常规剖开管形式针对实施例2所用管材试验件进行试验，试验所得数据见表1。
表1整体和剖开管高温拉伸试验数据
由表1可以看出整体高温拉伸强度要比剖开管略高，并且试验数据稳定。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种金属管材整体高温拉伸检测方法，其特征在于：采用专用管材夹具夹持整体管材试验件，并通过连接杆将试验件装夹在试验机上，经加热和保温后，实施高温拉伸检测，检测参数为：屈服前试验机横梁位移速率1mm/min；屈服后，试验机横梁移动速率为5mm/min；
所述管材夹具由夹具套管（1）、顶丝（2）和夹锥（3）组成，其中夹具套管（1）为内部有通孔的圆柱形套管，其通孔的一段为圆柱形通孔（11），另一段为圆台形通孔（12），夹具套管（1）内壁圆柱形通孔（11）段有内螺纹（13）；顶丝（2）外有与内螺纹（13）相配合的外螺纹（21）；夹锥（3）是带有通孔（31）的锥形套管，锥形套管上布有四条相互之间呈90°的缝（32），夹锥（3）内壁上有内螺纹（33）；夹持整体管材试验件时，将管材伸到夹锥（3）中，通过顶丝（2）向前旋转挤压夹锥（3），使其锁紧管材试验件。
2.按照权利要求1所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在试验件的两端用塞子塞住，塞子的尺寸为50mm+d，d为管材内径，试验件两端两个塞子之间的距离不小于50mm。
3.按照权利要求1所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在给试验件进行加热时，管材夹具和试验件同时放入加热炉内加热。
4.按照权利要求1所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在给试验件进行加热时，仅将试验件的一部分放入加热炉内加热，管材夹具在加热炉外面。
5.按照权利要求1、3或4所述金属管材整体高温拉伸方法，其特征在于：在试验件平行段上、中、下选取三点进行温度测量，并将温度反馈给控温***进行温度调整。
6.一种按照权利要求1所述金属管材整体高温拉伸检测方法专用管材夹具，其特征在于：所述管材夹具由夹具套管（1）、顶丝（2）和夹锥（3）组成，其中夹具套管（1）为内部有通孔的圆柱形套管，其通孔的一段为圆柱形通孔（11），另一段为圆台形通孔（12），夹具套管（1）内壁圆柱形通孔（11）段有内螺纹（13）；顶丝（2）外有与内螺纹（13）相配合的外螺纹（21）；夹锥（3）是带有通孔（31）的锥形套管，锥形套管上布有四条相互之间呈90°的缝（32），夹锥（3）内壁上有内螺纹（33）。
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