摘 要:分(fēn)别采用(yòng)試樣兩端壓扁法、人工(gōng)掰直法和矯直機矯直法對 H68黃銅盤管和BFe10-1-1 白銅盤管進行室溫拉伸試驗,并對試驗結果進行分(fēn)析。結果表明:對于壁厚不小(xiǎo)于1mm、斷後伸 長(cháng)率不小(xiǎo)于60%的金屬盤管,試樣端部壓扁後,可(kě)以有(yǒu)效地進行室溫拉伸試驗;對于壁厚小(xiǎo)于 1mm、斷後伸長(cháng)率小(xiǎo)于40%的金屬盤管,采用(yòng)正壓法可(kě)以提高試驗成功率;當試樣允許矯直,或屈 服強度無要求時,将試樣進行整體(tǐ)矯直更容易操作(zuò)。

關鍵詞:H68黃銅盤管;BFe10-1-1白銅盤管;室溫拉伸試驗;正壓法;逆壓法;矯直

中(zhōng)圖分(fēn)類号:TB31;TG115.5 文(wén)獻标志(zhì)碼:A 文(wén)章編号:1001-4012(2023)03-0019-03

盤管具(jù)有(yǒu)展開長(cháng)度長(cháng)、便于運輸等優點,廣泛用(yòng) 于制作(zuò)餘熱回收、高壓冷卻器的部件[1],但盤管是彎 曲的,很(hěn)難對其進行室溫拉伸試驗。GB/T228.1— 2021《金屬材料 拉伸試驗 第1部分(fēn):室溫拉伸試驗 方法》中(zhōng)對引伸計标距、平行長(cháng)度等的定義,都表明了 試樣傾向于是直的。拉伸試驗結果的準确性受到多(duō) 方面因素的影響,引起測量不确定度的主要因素包括 試樣材料的均勻性、試樣的幾何尺寸及橫截面積、測 量重複性、拉伸速率等[2]。目前沒有(yǒu)盤管進行室溫拉 伸試驗的專用(yòng)國(guó)家标準,市場上對盤管的室溫拉伸試 驗均要求按照GB/T228.1—2021或國(guó)外等同标準進 行測試,而這些标準均傾向于直的試樣,很(hěn)難測試彎 曲的試樣。此外,盤管呈橢圓形,壁厚不均,橫截面積 較難精(jīng)确測量計算;盤管難以夾持,影響拉伸試驗的 操作(zuò);試樣中(zhōng)間試驗部分(fēn)易變形,且采用(yòng)壓扁法進行 拉伸試驗時,試樣易在頭部斷裂。針對上述問題,筆(bǐ) 者研究了适用(yòng)于盤管的室溫拉伸試驗方法,以期提高 拉伸試驗的成功率和測量結果的準确性。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料采用(yòng)規格為(wèi)24mm×1mm(外徑× 壁厚)、批号為(wèi)6222040901-1的 H68黃銅盤管以及 規格為(wèi)10 mm×0.6 mm(外徑×壁厚)、批号為(wèi) 2022032201-1的BFe10-1-1白銅盤管。

1.2 試驗方法

采用(yòng)CMT5105型微機控制電(diàn)子萬能(néng)試驗機、 YYU-5020型引伸計,按照GB/T228.1—2021進行 室溫拉伸試驗;采用(yòng)外徑千分(fēn)尺對盤管的外徑進行 測量,從外圓弧至内圓弧、垂直方向各測量一個值, 取其平均值;采用(yòng)壁厚千分(fēn)尺在外圓弧、内圓弧及垂 直的兩側各測量一個值,取其平均值。

1.2.1 黃銅盤管

在上述黃銅盤管上截取4套(每套3支)長(cháng)度為(wèi) 300mm的整管拉伸試樣,分(fēn)别按照方案1~4進行 室溫拉伸試驗;在該黃銅盤管上截取一段長(cháng)度為(wèi) 4m的管材,在矯直機上矯直,在頭、尾切除長(cháng)度約 0.5m後,取一套長(cháng)度為(wèi)300mm 的整管拉伸試樣, 按照方案5進行室溫拉伸試驗。

(1)方案1,将一套試樣編号為(wèi) H1-1、H1-2、 H1-3,采用(yòng)從外圓弧壓至内圓弧(逆壓法)的壓扁方 式将試樣兩端壓扁(見圖1),壓扁長(cháng)度約為(wèi)50mm, 然後進行室溫拉伸試驗。

(2)方案2,将一套試樣編号為(wèi) H2-1、H2-2、 H2-3,采用(yòng)正壓法(垂直于逆壓法的方向)的壓扁方 式将試樣兩端壓扁,壓扁長(cháng)度約為(wèi)50mm,然後進 行室溫拉伸試驗。

(3)方案3,将一套試樣編号為(wèi) H3-1、H3-2、 H3-3,試 樣 兩 端 采 用(yòng) 人 工(gōng) 掰 直,掰 直 長(cháng) 度 約 為(wèi) 50mm,然後進行室溫拉伸試驗。

(4)方案4,将一套試樣編号為(wèi) H4-1、H4-2、 H4-3,将試樣整體(tǐ)采用(yòng)人工(gōng)掰直,然後進行室溫拉 伸試驗。

(5)方案5:将一套試樣編号為(wèi) H5-1、H5-2、 H5-3,将試樣用(yòng)矯直機進行矯直處理(lǐ),然後進行室 溫拉伸試驗。

1.2.2 白銅盤管

在上述白銅盤管上截取4套(每套3支)長(cháng)度為(wèi) 300mm的整管拉伸試樣,分(fēn)别按照方案6~9進行 室溫拉伸試驗;在該白銅盤管上截取一段長(cháng)度為(wèi) 4m的管材,在矯直機上矯直,在頭、尾切除長(cháng)度約 0.5m後,取一套長(cháng)度為(wèi)300mm 的整管拉伸試樣, 按照方案10進行室溫拉伸試驗。

(1)方案6,将一套試樣編号為(wèi)B6-1、B6-2、B6- 3,采用(yòng)逆壓法的壓扁方式将試樣兩端壓扁,壓扁長(cháng) 度約為(wèi)50mm,然後進行室溫拉伸試驗。

(2)方案7,将一套試樣編号為(wèi)B7-1、B7-2、B7- 3,采用(yòng)正壓法的壓扁方式将試樣兩端壓扁,壓扁長(cháng) 度約為(wèi)50mm,然後進行室溫拉伸試驗。

(3)方案8,将一套試樣編号為(wèi)B8-1、B8-2、B8- 3,試樣兩端采用(yòng)人工(gōng)掰直,掰直長(cháng)度約為(wèi)50mm, 然後進行室溫拉伸試驗。

(4)方案9,将一套試樣編号為(wèi)B9-1、B9-2、B9- 3,将試樣整體(tǐ)采用(yòng)人工(gōng)掰直,然後進行室溫拉伸 試驗。

(5)方案10:将一套試樣編号為(wèi)B10-1、B10-2、 B10-3,将試樣用(yòng)矯直機進行矯直處理(lǐ),然後進行室 溫拉伸試驗。

2 試驗結果與分(fēn)析

2.1 黃銅盤管

H68黃銅盤管測得的室溫拉伸試驗結果如表1 所示。由表1可(kě)知:方案1與方案2的試驗過程無異 常,試驗結果穩定;方案3的試驗過程無異常,抗拉強 度與斷後伸長(cháng)率的試驗結果穩定,與方案1和方案2 的試驗結果一緻性較好,但測得的屈服強度偏高,原 因是人工(gōng)掰直試樣端部導緻試樣中(zhōng)間非夾持區(qū)域受 力變形;方案4的試驗過程無異常,抗拉強度與斷後 伸長(cháng)率的試驗結果穩定,與方案1和方案2的試驗結 果一緻性較好,但測得的屈服強度偏高,且結果不穩 定;方案5的試驗過程無異常,抗拉強度與斷後伸長(cháng) 率的試驗結果穩定,與方案1和方案2的一緻性較 好,但測得的屈服強度偏高,試驗結果穩定。

人工(gōng)掰直試樣導緻試樣中(zhōng)間非夾持區(qū)域受力變 形,屈服強度升高,人工(gōng)掰直的加載力具(jù)有(yǒu)不穩定 性,使屈服強度的測試結果産(chǎn)生較大波動。塑性變 形量增大,要求停留在障礙密集處的位錯也開始運 動,在同向加載時,位錯會遇到較大阻力,使同向加 載時的屈服強度變大[3]。矯直機矯直試樣也會導緻 試樣中(zhōng)間非夾持區(qū)域受力變形,屈服強度升高,但矯 直機的矯直加載力具(jù)有(yǒu)穩定性,因此測得的屈服強 度結果穩定。

2.2 白銅盤管

BFe10-1-1白銅盤管測得的室溫拉伸試驗結果 如表2所示。由表2可(kě)知:方案6中(zhōng)的2個試樣拉 伸斷裂在頭部,試驗失敗,原因是盤管的外圓弧屬于壁厚減薄區(qū)域,内圓弧屬于壁厚增大區(qū)域,壓扁 後容易開裂或産(chǎn)生微裂紋,使得拉伸試驗時試樣 斷裂在頭部;方案7的試驗過程無異常,試驗結果 穩定;方案8測得的抗拉強度與斷後伸長(cháng)率結果 穩定且無異常,與方案2的試驗結果一緻性較好, 屈服強度沒有(yǒu)出現個别數據增大較多(duō)的情況,原 因是試樣的規格小(xiǎo),容易将端部掰直,避免了非夾 持區(qū)域變形的情況發生;方案9測得的抗拉強度 與斷後伸長(cháng)率結果穩定且無異常,但測得的屈服 強度偏高,且結果不穩定;方案10測得的抗拉強 度與斷後伸長(cháng)率結果穩定且無異常,但測得的屈 服強度偏高,結果穩定。

3 結論與建議

(1)采用(yòng)壓扁法可(kě)以測試金屬盤管的室溫拉伸 性能(néng);對于壁厚小(xiǎo)于1mm、斷後伸長(cháng)率小(xiǎo)于40%的 金屬管材,建議采用(yòng)正壓法将試樣端部壓扁,以提高 室溫拉伸試驗的成功率。

(2)将盤管試樣端部人工(gōng)掰直後進行室溫拉伸 試驗具(jù)有(yǒu)可(kě)行性,但應避免試樣中(zhōng)間非夾持區(qū)域受 力變形,造成屈服強度測試結果偏高的現象。

(3)對試樣進行整體(tǐ)矯直,可(kě)以測試盤管的抗 拉強度與斷後伸長(cháng)率,但測得的屈服強度偏高;當試 樣允許矯直時或屈服強度無要求時,建議使用(yòng)該方 法對盤管進行室溫拉伸試驗。

參考文(wén)獻:

[1] 李剛,龍建南,陳奇.核主泵高壓冷卻器盤管制造工(gōng)藝 開發[J].水泵技(jì )術,2021(增刊1):78-80.

[2] 劉武.金屬闆材室溫拉伸試驗室間比對及分(fēn)析[J].理(lǐ) 化檢驗(物(wù)理(lǐ)分(fēn)冊),2021,57(10):32-36,39.

[3] 江宇蓉,宋忠政,陳美寶.預變形對 X60管線(xiàn)鋼拉伸 性能(néng)的影響[J].重慶科(kē)技(jì )學(xué)院學(xué)報,2006,8(2):54- 56.

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