一種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法
【專利說(shuō)明】-種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年12月24日、申請(qǐng)?zhí)枮?01310722088. 3、發(fā)明名稱為一 種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法的發(fā)明申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種管材環(huán)向變形性能的測(cè)定方法，具體設(shè)及一種管材環(huán)向的厚向異 性系數(shù)直接測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 在利用截面為圓形的管巧成形復(fù)雜管狀零件時(shí)，常需要根據(jù)材料的性能來(lái)制定具 體成形工藝。對(duì)于W脹形變形為主的情況（如管材內(nèi)高壓成形），管材主要發(fā)生直徑變大、 環(huán)向伸長(zhǎng)的變形。此時(shí)，管材的環(huán)向力學(xué)性能，諸如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率化及應(yīng)變硬 化指數(shù)等是確定脹形壓力、脹形速率等工藝參數(shù)的重要基礎(chǔ)。此外，對(duì)于脹形變形量較大的 情況，還需要關(guān)注管材的環(huán)向變形性能，特別是管材在脹形變形過(guò)程中的壁厚減薄趨勢(shì)。因 為壁厚減薄越快，管材越容易發(fā)生破裂。管材環(huán)向的壁厚減薄趨勢(shì)可W用環(huán)向厚向異性系 數(shù)，即r值來(lái)表征。環(huán)向厚向異性系數(shù)越大，說(shuō)明脹形時(shí)壁厚越不容易減薄，管材越不容易 破裂，反之亦然。
[0004] 為確定管材的環(huán)向力學(xué)性能，目前主要采用傳統(tǒng)的平板試樣單向拉伸的實(shí)驗(yàn)方 法，即從待測(cè)試管材上截取環(huán)形試樣并展平，然后按平板試樣的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)制備試樣并進(jìn)行 測(cè)試。該種方法簡(jiǎn)單易行，有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)供參考，所W常被采用。但是，由于該種方法需 要將初始呈環(huán)形的試樣展平后再進(jìn)行測(cè)試，展平過(guò)程將對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生無(wú)法估計(jì)的影響。
[0005] 為了更為準(zhǔn)確地獲得管材環(huán)向的力學(xué)性能，經(jīng)文獻(xiàn)檢索，專利號(hào)為 ZL200610010154. 4的發(fā)明專利提出了一種管材環(huán)向拉伸性能測(cè)試方法，該方法通過(guò)直接拉 伸沿管材環(huán)向切取的環(huán)形試樣，避免了由環(huán)形試樣制備成平板試樣過(guò)程中材料的變形，實(shí) 驗(yàn)過(guò)程中試樣保持原始的環(huán)形形狀，所W可W獲得準(zhǔn)確的環(huán)向力學(xué)性能。
[0006] 對(duì)于管材的環(huán)向變形性能，如管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)，同樣沒(méi)有專用的測(cè)試方 法。目前，為了簡(jiǎn)化，一種處理方法是假設(shè)管材環(huán)向和軸向的后向異性系數(shù)相同。此時(shí)，只 要采用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試管材的軸向厚向異性系數(shù)即可。該種簡(jiǎn)化處理，對(duì)于環(huán)向性能 和軸向性能差異不大的管材是可W接受的。但是對(duì)于環(huán)向和軸向性能差異明顯的管材，如 侶合金、儀合金擠壓管，則并不適用。另一種處理方法是沿著管材環(huán)向切取試樣并展平后， 采用平板試樣的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)。顯然，因?yàn)橥瑯哟嬖谠嚇诱蛊降?過(guò)程，最終所獲得結(jié)果也不可靠。
[0007]為了更為全面地測(cè)試和評(píng)價(jià)管材的環(huán)向變形性能，需要建立一種能直接獲得管材 環(huán)向變形性能特別是環(huán)向厚向異性系數(shù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明是為解決現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法直接測(cè)定環(huán)向和軸向性能差異明顯的管材 環(huán)向的厚向異性系數(shù)，進(jìn)而無(wú)法全面、準(zhǔn)確描述具有各向異性特征管材的變形性能的問(wèn)題， 提供一種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法。
[0009] 本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：
[0010] 本發(fā)明的一種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法是按照W下步驟實(shí)現(xiàn)的，
[0011] 步驟一、從待測(cè)管材上截取環(huán)狀巧料并制備成環(huán)形拉伸試件，環(huán)形拉伸試件上加 工有測(cè)試段，測(cè)試段的寬度小于環(huán)形拉伸試件其它弧段的寬度，環(huán)形拉伸試件的測(cè)試段的 寬度為；
[0012] 步驟二、將待測(cè)環(huán)形拉伸試件裝夾在試驗(yàn)?zāi)＞呱?，并連接好變形測(cè)量單元，進(jìn)行環(huán) 向拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)記錄變形測(cè)量單元測(cè)得的軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)，拉伸過(guò)程中與試驗(yàn)?zāi)＞?接觸的環(huán)形拉伸試件的曲率保持不變；
[0013] 所述試驗(yàn)?zāi)＞甙ㄉ蠆A具、下夾具和兩個(gè)D形塊，上夾具和下夾具上分別加工有 半弧形凹槽，兩個(gè)半弧形凹槽對(duì)接后的圓形槽與環(huán)形拉伸試件相匹配；所述變形測(cè)量單元 為引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)或應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)，所述應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)包括兩個(gè)電阻應(yīng)變片及與應(yīng)變 片通訊連接的電阻應(yīng)變儀；所述引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)包括軸向引伸計(jì)和橫向引伸計(jì)；
[0014] 環(huán)向拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，將環(huán)形拉伸試件安裝在圓形槽內(nèi)，兩個(gè)D形塊置于環(huán)形拉伸試 件內(nèi)，其中一個(gè)D形塊的弧形面與環(huán)形拉伸試件的內(nèi)弧面的上弧面接觸，另一個(gè)D形塊的 弧形面與環(huán)形拉伸試件的內(nèi)弧面的下弧面接觸，上夾具和下夾具分別與相應(yīng)的D形塊固 接，將軸向引伸計(jì)和橫向引伸計(jì)分別夾持在所述測(cè)試段上，或者將兩個(gè)電阻應(yīng)變片粘貼在 測(cè)試段的外弧面上，其中一個(gè)電阻應(yīng)變片測(cè)軸向應(yīng)變，另外一個(gè)電阻應(yīng)變片測(cè)環(huán)向應(yīng)變， 然后，將上夾具和下夾具置于拉伸試驗(yàn)機(jī)上對(duì)環(huán)形拉伸試件進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)機(jī)W 0. 8-1. 2mm/min的速率勻速拉伸，W20化的頻率實(shí)時(shí)記錄軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)；
[0015] 步驟=、當(dāng)環(huán)形拉伸試件變形量達(dá)到15%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)，取出環(huán)形拉伸試件，根據(jù)記 錄的軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)，求得m,，并按照公式if= '得到待測(cè)管材的環(huán)向厚向異 性系數(shù)r，其中m,為環(huán)形拉伸試件的測(cè)試段的軸向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變擬合得到的回歸直線的 斜率。
[0016] 本發(fā)明的一種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法是按照W下步驟實(shí)現(xiàn)的，
[0017] 步驟一、從待測(cè)管材上截取環(huán)狀巧料并制備成環(huán)形拉伸試件，環(huán)形拉伸試件上加 工有測(cè)試段，測(cè)試段的寬度小于環(huán)形拉伸試件其它弧段的寬度，環(huán)形拉伸試件的測(cè)試段的 寬度為10mm或20mm;
[001引步驟二、將待測(cè)環(huán)形拉伸試件裝夾在試驗(yàn)?zāi)＞呱?，并連接好變形測(cè)量單元，進(jìn)行環(huán) 向拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)記錄變形測(cè)量單元測(cè)得的軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)，拉伸過(guò)程中與試驗(yàn)?zāi)＞?接觸的環(huán)形拉伸試件的曲率保持不變；
[0019] 所述試驗(yàn)?zāi)＞邽槊浶卧囼?yàn)裝置，所述脹形試驗(yàn)裝置包括圓管、帶有螺紋通孔的兩 個(gè)底座和兩個(gè)空屯、螺桿，所述圓管的長(zhǎng)度是環(huán)形拉伸試件寬度的3倍；所述變形測(cè)量單元 為引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)或或應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)，所述引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)包括軸向引伸計(jì)和橫向引伸 計(jì)；所述應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)包括兩個(gè)電阻應(yīng)變片及與應(yīng)變片通訊連接的電阻應(yīng)變儀；
[0020] 環(huán)向拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將環(huán)形拉伸試件滑動(dòng)套裝在圓管的中部，將圓管的兩端固定 密封在兩個(gè)底座的螺紋通孔處，將兩個(gè)空屯、螺桿分別旋梓在兩個(gè)螺紋孔內(nèi)，將軸向引伸計(jì) 和橫向引伸計(jì)分別夾持在所述測(cè)試段上，或者將兩個(gè)電阻應(yīng)變片粘貼在測(cè)試段的外弧面 上，其中一個(gè)電阻應(yīng)變片測(cè)軸向應(yīng)變，另外一個(gè)電阻應(yīng)變片測(cè)環(huán)向應(yīng)變；然后，向兩個(gè)空 屯、螺桿內(nèi)同時(shí)注入充液，利用圓管的脹形力使環(huán)形拉伸試件拉伸變形，充液壓力控制在 15-25Mpa之間，W20化的頻率實(shí)時(shí)記錄軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)；
[0021] 步驟=、當(dāng)環(huán)形拉伸試件變形量達(dá)到15%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)，取出環(huán)形拉伸試件，根據(jù)記 錄的軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)，求得m,，并按照公式f= -，得到待測(cè)管材的環(huán)向厚向異 性系數(shù)r，其中m,為環(huán)形拉伸試件的測(cè)試段的軸向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變擬合得到的回歸直線的 斜率。
[0022] 本發(fā)明的一種管材環(huán)向的厚向異性系數(shù)直接測(cè)定方法是按照W下步驟實(shí)現(xiàn)的，
[0023] 步驟一、從待測(cè)管材上截取環(huán)狀巧料并制備成環(huán)形拉伸試件，環(huán)形拉伸試件上加 工有測(cè)試段，測(cè)試段的寬度小于環(huán)形拉伸試件其它弧段的寬度，環(huán)形拉伸試件的測(cè)試段的 寬度為10mm或20mm;
[0024] 步驟二、將待測(cè)環(huán)形拉伸試件裝夾在試驗(yàn)?zāi)＞呱?，并連接好變形測(cè)量單元，進(jìn)行環(huán) 向拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)記錄變形測(cè)量單元測(cè)得的軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù)據(jù)，拉伸過(guò)程中與試驗(yàn)?zāi)＞?接觸的環(huán)形拉伸試件的曲率保持不變；
[0025] 所述試驗(yàn)?zāi)＞邽?爪卡盤(pán)，所述變形測(cè)量單元為引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)或或應(yīng)變片測(cè)試 系統(tǒng)，所述引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)包括軸向引伸計(jì)和橫向引伸計(jì)；所述應(yīng)變片測(cè)試系統(tǒng)包括兩個(gè) 電阻應(yīng)變片及與應(yīng)變片通訊連接的電阻應(yīng)變儀；
[0026] 環(huán)向拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將環(huán)形拉伸試件的內(nèi)表面安裝在=個(gè)卡爪上，將軸向引伸計(jì) 和橫向引伸計(jì)分別夾持在所述測(cè)試段上，或者將兩個(gè)電阻應(yīng)變片粘貼在測(cè)試段的外弧面 上，其中一個(gè)電阻應(yīng)變片測(cè)軸向應(yīng)變，另外一個(gè)電阻應(yīng)變片測(cè)環(huán)向應(yīng)變；然后，轉(zhuǎn)動(dòng)=爪卡 盤(pán)上的小齒輪實(shí)現(xiàn)環(huán)形拉伸試件的拉伸變形，W20化的頻率實(shí)時(shí)記錄軸向和環(huán)向應(yīng)變數(shù) 據(jù)；
[0027] 步驟=、