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島津試驗機(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國家發(fā)展程度和反映國家綜合實力的重要指標(biāo)。
對金屬材料進(jìn)行力學(xué)性能、疲勞可靠性等測試與研究，對于產(chǎn)品設(shè)計、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。舉個例子來說，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引伸計采用應(yīng)變速率控制方法，對高強(qiáng)度鋼進(jìn)行了拉伸試驗。下面介紹島津試驗機(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
雙向拉伸試驗方法簡介
在實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)的雙向拉伸試驗方法。因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36024-2018,在不使用雙軸試驗機(jī)的情況島津可以用電子萬能試驗機(jī)配合鏈接型雙向拉伸試驗夾具，通過電子萬能試驗機(jī)移動橫梁施加壓力，對十字形試樣進(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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十字拉伸試驗夾具
?夾具線性導(dǎo)軌保證位移順暢?
?橫梁移動施加載荷
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應(yīng)變測量裝置
?實時直接測量試樣變形
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金屬薄板十字雙向拉伸試驗視頻請點(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曲線
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包辛格效應(yīng)研究與測試
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)計車身作為減輕重量的一種方法。但在使用高強(qiáng)度鋼時，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間和成本過高是一個問題。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)品的實際形狀尺寸會出現(xiàn)較大差異。為了獲得高精度的沖壓成形擬合度，利用島津萬能試驗機(jī)和包辛格效應(yīng)測試夾具，對高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行了平面內(nèi)反向加載試驗。包辛格效應(yīng)測量夾具可以附加專用的接觸式引伸計SG-50-50，能夠精確測量試樣中產(chǎn)生的應(yīng)變。除此以外，此套測試夾具也可配合相應(yīng)的電阻片式應(yīng)變儀測試其樣品應(yīng)變值進(jìn)行單軸拉伸試驗與面內(nèi)反向加載試驗，分別獲得材料相關(guān)性能數(shù)據(jù)。通過所得數(shù)據(jù)對部件進(jìn)行 CAE 分析。
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包辛格效應(yīng)測試
?金屬鋼板平面內(nèi)反向加載試驗
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測試目的
?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
?搭配接觸式引伸計等變形測量儀
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包辛格效應(yīng)測試夾具視頻請點(diǎn)擊查看：https://mp.weixin.qq.com/s/yJTsuj0q-N2pRafKhiSZ0w
應(yīng)變mm
板厚：1.4mm
試驗方法：超過屈服點(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：包辛格試驗曲線和簡介
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其他金屬材料測試夾具
工作原理 | 旋轉(zhuǎn)手柄使夾具體沿軸向運(yùn)動，夾塊固定于垂直位置只能在水平方向移動以保證夾具之間距離不變夾緊試樣。 |
適用范圍 | 更換夾塊可實現(xiàn)對不同規(guī)格棒材、板材的夾緊 |
特征 | 方便夾持試樣，提高測試效率；自緊式楔形設(shè)計避免打滑試樣；加載過程中夾面不動，夾具體移動，保證對中良好 |
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工作原理 | 同手動楔形夾具比，動力源為氣動/液壓 |
適用范圍 | 更換夾塊可實現(xiàn)對不同規(guī)格棒材、板材的夾緊增加轉(zhuǎn)換板可實現(xiàn)壓縮試驗 |
特征 | 在試驗過程中，通過調(diào)整氣/液壓和夾緊速度，可以獲得對試樣最佳的恒定初始夾緊力。 |
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工作原理 | 液壓油通過兩側(cè)活塞缸同時動作加緊試樣，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，轉(zhuǎn)動防護(hù)罩保證安全試驗 |
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支輥的下夾具上，壓頭隨試驗機(jī)橫梁移動進(jìn)行彎曲試驗，最大試驗力為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，通過手動/氣動等夾緊線材，完成試驗 |
適用范圍 | 最大試驗力為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。具有良好的可操作性廣泛的測試強(qiáng)度范圍，使測試達(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，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，開始試驗。并符合ASTM（E399、E1820）的要求，用于計算斷裂的試驗韌性和斷裂擴(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，開始試驗。符合ASTM（E399）標(biāo)準(zhǔn)，用于斷裂韌性試驗。 |
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
以上介紹了島津試驗機(jī)在金屬材料行業(yè)主要夾具；島津標(biāo)準(zhǔn)試驗機(jī)，試驗載荷從 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)計團(tuán)隊還可以根據(jù)特殊需求和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計定制夾具，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，實現(xiàn)綠色發(fā)展。島津試驗機(jī)以百年技術(shù)積累與經(jīng)驗，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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