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金属棒材与线材试验

棒材与线材是横截面为圆形或方形的长材料,横截面积最大达240 x 320 mm²,广泛被用于轧制和锻造。产品包括被用作交通行业的基础材料,如连杆,曲轴以及钢轨;能源行业的发电机和涡轮轴;还被用作造桥、造船、设备制造以及贮藏罐的最终产品。

根据应用的不同,对这些材料的力学性能需求也不一样:从需要高抗拉强度的结构材料,到为了方便后续处理而具有高延性的材料。

拉伸试验 硬度试验 疲劳和断裂力学试验 混凝土钢筋 金属手册

棒材与线材拉伸试验

棒材与线材的拉伸试验通常根据ISO 6892-1 以及ASTM E8 这两个在国际上被广泛认可的标准进行。ISO 6892-1同时也是欧洲标准(EN ISO 6892-1),所以在欧盟通用(如德国标准DIN EN ISO 6892-1)。根据产品的形状或者相关标准要求,从产品上截取并制备用于拉伸试验的试样。如果产品的横截面符合要求,那也可以直接把产品作为试样进行试验。所需载荷可轻松超过2,500 kN。ZwickRoell的各种定制系统可高达5,000 kN。在这种情况下,对试样夹具和夹持操作有特殊的要求。因此,ZwickRoell不仅研发了新的试样夹具,而且还开发了新技术,能防止试样由于夹持效果不好而提前失效。

自2009年开始,ISO 6892-1以及ASTM E8都允许试验速度根据应变速率自动进行控制与切换。makroXtens和laserXtens引伸计都具有满足标准要求的应变速率控制公差(特别是应变速率闭环控制)。

金属的拉伸试验
ISO 6892-1
至 金属的拉伸试验
金属的拉伸试验
ASTM E8
至 金属的拉伸试验
金属高温拉伸试验
ISO 6892-2
至 金属高温拉伸试验

棒材与线材拉伸试验的测试解决方案

在棒材与线材拉伸试验中,所需的拉伸力很容易达到2,500 kN以上。 如今,ZwickRoell的各种定制系统最高可达5000 kN。 这些系统也对试样夹具和工装提出了很高的要求。 因此,ZwickRoell不仅研发了新的试样夹具,而且还开发了新技术,能防止试样由于夹持效果不好而提前失效。

ZwickRoell的液压平推试样夹具可确保试样在整个试验过程中都被稳定地夹持及定位,不会出现滑动或松脱现象。在大多数情况下,符合标准的应变测量是使用自动接触式或光学(非接触式)引伸计执行的。ZwickRoell的makroXtens系列引伸计在测试棒材与线材领域是经过实践检验的经典引伸计。通过其机械设计,将高分辨率、高精度与非常高的坚固耐用性相结合。该系列引伸计坚固耐用,可以持续追踪试样应变直至试样断裂点。可自动测定断裂时的应变,而无需繁复的试样标记,也无需在收集试样废料后进行手动测量。

laserXtens系列引伸计是我们可追踪测量应变直至试样断裂的创新解决方案,完全符合棒材与线材的标准要求(ISO 6892-1ASTM E8以及ISO 9513和ASTM E83)。laserXtens无需应用试样标记,因为根据测量原理,其可以使用激光在表面所产生的图案作为标记。光学评估系统在即使有灰尘附着或者脱落试样的情况下,也可以不受干扰地跟踪“自标标距”。

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用于棒材与线材拉伸试验的产品

棒材与线材的硬度试验

对棒材与线材的硬度试验可以表征材料的微观结构(显微硬度试验)、测定表面硬度,以及粗略估算强度。硬度试验可以采取很多种方法,试验力也从微小到非常大不等。对于这类中间产品,相关的硬度试验方法包括了布氏(DIN EN ISO 6506-1)洛氏维氏(DIN EN ISO 6507-1)以及努氏(DIN EN ISO 4545-1)。相关的ASTM标准有ASTM E10(布氏)、ASTM E384(维氏和努氏)以及ASTM E18(洛氏)。此外,在某些特殊领域会使用到其他的方法或规范(如航空航天行业使用欧洲标准EN 2002-7)。

由于具有简单、快速、可靠的特点,硬度试验经常被采用,其结果也经常与材料的其他特性作比较。长材的淬透性通常通过测定沿着棒材的一系列硬度分布,再进行回火和淬火试验来获得(乔米尼试验/乔米尼顶端淬透性试验DIN EN ISO 642/ASTM A255)。

金属洛氏硬度试验
ISO 6508、ASTM E18
至 金属洛氏硬度试验
金属维氏硬度试验
ISO 6507、ASTM E92、ASTM E384
至 金属维氏硬度试验
金属布氏硬度试验
ISO 6506、ASTM E10
至 金属布氏硬度试验
乔米尼顶端淬透性试验/乔米尼试验钢材
ISO 642、ASTM A255
至 乔米尼顶端淬透性试验/乔米尼试验钢材

用于棒材与线材试验的硬度计

ZwickRoell的产品线包含了所有硬度试验方法所要求的硬度计,同时包括全自动乔米尼试验所需的机器。

ZwickRoell可以提供满足所有应用以及试验方法的硬度计和仪器产品组合。 ZwickRoell硬度计和仪器可以满足所有常用国际标准要求,并且有资质进行符合国际标准要求的校准。 ZwickRoell的校准实验室拥有德国国家认证机构DAkkS认证的硬度计校准资质。

硬度试验的另一个方面就是验证并测定轧制后材料的平均总体硬度值。 轧制是一种热力学工艺,用于设置宽度和厚度以及测定机械性能。 使用更大力值的硬度测试方法是用来测定一些粗糙表面的平均硬度值的。 最好是采用布氏或者洛氏硬度测试方法。 对于棒材与线材,经常会使用便携式硬度计,它可以在现场对原件进行测试。

硬度试验的另一个方面就是通过对微观结构部件进行硬度测试来测定微观结构。 由于微观结构部件的尺寸较小,需要使用试验力非常小的硬度计 - 通常,固定式显微硬度计的压痕尺寸和深度可通过压痕力调整为微观结构部件的尺寸。

用于棒材与线材硬度试验的产品

棒材与线材的疲劳试验和断裂力学试验

高周疲劳试验 / S-N试验
在根据DIN 50100进行的高周疲劳试验(也称为S-N试验)中,以中低循环振幅对试样进行试验。
至 高周疲劳试验 / S-N试验
低周疲劳(LCF)试验
在根据ISO 12106 / ASTM E606进行的低周疲劳(LCF)试验中,试样在高周幅和塑性变形下进行试验。
至 低周疲劳(LCF)试验
断裂力学:裂纹扩展da/dN和阈值
ASTM E647
至 断裂力学:裂纹扩展da/dN和阈值
断裂力学:临界应力强度因子K1C
ASTM E399
至 断裂力学:临界应力强度因子K1C

棒材与线材的疲劳试验

由于交通以及能源领域应用的特殊性,该行业对所使用的产品以及部件都提出了特殊的安全要求。通过疲劳试验得到的材料性能,如耐久性超高周疲劳,对于与安全相关的材料选择与设计具有重要影响。疲劳试验中试样受到拉-压交变载荷影响。ZwickRoell可以提供标准试验力高达1,000 kN的电子伺服疲劳试验机。现役最大的ZwickRoell电液伺服疲劳试验机的试验载荷高达5000 kN。

  • 坚固耐用的电液伺服疲劳试验机
  • 坚固耐用的高频疲劳试验机
  • 满足所有试验标准的试样夹具工装
  • 控制和评估技术都由ZwickRoell开发、制造并编程

扭转载荷下棒材与线材的疲劳试验

在材料测试领域,柱形产品在扭转载荷下的行为是一个非常重要的研究对象。在静态试验方面,ZwickRoell能够提供与万能材料试验机配合的扭转试验设备,测试相应的材料性能。根据材料应用的需求,该设备也可以在试样上施加多轴载荷进行测试。在需要大交变扭转载荷的疲劳试验中,载荷频率要求高达200 Hz,Vibrophore高频疲劳试验机配合特殊的试验工装就可满足上述要求。高频疲劳试验机的共振原理在保证了高试验频率的情况下还具有低功耗的特性,提高了试验的性价比。使用Vibrophore高频疲劳试验机进行试验的优势包括:

  • 可以使用定制的工装夹具
  • 更快速的测试
  • 极低的能耗
  • 低维护成本

用于棒材与线材疲劳试验的产品

混凝土钢筋试验

因为混凝土具有高抗压强度、低抗拉强度的特性,需要在其中镶嵌钢筋来提升总体强度。 钢筋直径一般约为5 mm至60 mm,更小直径的钢筋在混凝土浇铸前,在施工现场用更细的钢丝将钢筋固定组成网格状。

对这些螺纹钢进行测试将面临特殊的挑战:由于除了将试样切割至规定长度,没有对试样进行进一步的机加工制备。

混凝土钢筋试验
EN ISO 15630-1、ASTM E488、BS 4449
至 混凝土钢筋试验
焊接钢筋网格试验
ISO 15630-2
至 焊接钢筋网格试验

用于对混凝土钢筋进行试验的产品

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ISO 148-1
至 金属简支梁缺口冲击试验
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至 金属简支梁和悬臂梁缺口冲击试验

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