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緊固件常用試驗方法

發布時間:2021-06-11   點擊數:77

 

 

 拉伸試驗


拉伸是緊固件最基本的力學性能,目的是檢驗緊固件產品承受軸向載荷的能力。通常分為外螺紋緊固件拉伸內螺紋緊固件拉伸兩種。

 

1


外螺紋緊固件拉伸試驗

 

外螺紋緊固件拉伸主要指螺栓或螺釘的拉伸。試驗時,緩慢施加拉伸載荷,當達到標準規定值時,螺栓不能發生斷裂破壞或產生裂紋,否則應以相關產品的驗收規范進行判斷。

在產品技術條件中考核緊固件拉伸性能的形式有兩種,分別為σb抗拉強度試驗和破壞拉力試驗,兩種方法所選用的試樣不同:

一種是用標準試棒(由緊固件機加而成)進行試驗,測量出抗拉強度、斷面收縮率、延伸率、σp0.2等,主要考核材料本身經過熱處理后的特性指標是否滿足產品標準或技術條件的需求。用標準試棒進行試驗時,按試棒的原始橫截面積S來計算抗拉強度σb,為:

                     

式中:do——試棒的原始直徑,mm

另一種是用緊固件實物進行破壞拉力試驗,主要考核是緊固件實物的的抗破壞能力,緊固件試驗多采用此類試驗作為驗收試驗。此類試驗是按螺紋的應力截面積As計算抗拉強度,σb,為:

 

式中:d2——螺紋中徑的基本尺寸,mm;

       d3——螺紋小徑的基本尺寸(d1)減去螺紋原始三角形高度(H)的1/6,即:

 

    H——螺紋原始三角形高度(H=0.866 025P),mm;

     P——螺距,mm;

     π——圓周率, π=3.1416。

 

1、室溫拉伸試驗


緊固件室溫拉伸試驗主要參考標準為GJB715.23ANASM1312-8。

典型的室溫拉伸試驗夾具下圖所示。試驗夾具的設計要確保載荷通過螺栓的軸線,以避免片在所產生的附加彎曲應力對試驗結果的影響。夾具的硬度或者強度都要大于被測緊固件,而且要有較好的韌性。其承載部分的厚度一般等于螺栓的公稱直徑,以保證夾具具有足夠的強度和剛度。

 

 典型的室溫拉伸試驗夾具

夾具的承載部分孔徑不能太大,否則容易造成偏心,一般比螺栓公稱直徑大0.025mm,然后再加上0.1mm的制造公差。與螺栓頭接觸的部分,需要有與螺栓頭下圓角相適配的倒角和與沉頭相適配的沉孔(見下圖)。由此可以看出,被測螺栓的長度不能太短,一般需要3.5倍直徑以上,或者2倍直徑以上的夾層長度,則需要用同材料同批次同爐批同一直徑規格的試驗件來進行試驗。

 

夾具的承載部分

緊固件室溫拉伸試驗的試驗結果是否準確,不僅與拉伸夾具有關,與試驗機的精度和加載速率都有直接關系。進行緊固件拉伸試驗時,試驗機的測量不確定度在±1%范圍內即可。試驗機的上下夾頭要能夠自動對中,加載速率按GJB715.23《緊固件試驗方法  拉伸強度》規定,拉伸試驗的應力速率為700MPa/min±70Mpa/min。轉換后的加載速率見下表。

拉伸試驗的加載速率

公稱直徑  mm

3

4

5

6

8

10

12

加載速率  kN/min

5

9

14

20

35

55

80

公稱直徑  mm

14

16

18

20

22

24

27

加載速率  kN/min

108

140

180

220

270

320

400

 

2、高溫拉伸試驗


 

高溫拉伸試驗是考核試件在高溫下承受一定載荷的能力,主要參考標準為GJB715.17NASM1312-18。

典型的高溫拉伸試驗夾具下圖所示。試驗夾具應能在試驗溫度下承受試驗載荷而不產生永久變形。高溫試驗墊片試樣安裝孔基本直徑為緊固件桿部最大直徑加0.025mm,極限偏差為+0.100mm。試樣安裝孔軸線對夾具承載平面應垂直,偏差應不大于1°。需制沉頭孔時,沉頭座與孔的同軸度為Φ0.05mm。沉頭座的深度應使安裝后的試樣頭部與板面齊平,不得高于板面。試驗墊片過渡圓弧應大于緊固件頭下支撐面與桿部過渡圓弧,以使試件支撐面與試驗墊片充分接觸。

 

  典型的高溫拉伸試驗夾具

高溫拉伸試驗用熱電偶要與試樣緊密接觸,除非試樣太短,不能在試樣的中部安裝熱電偶外,應在試樣的頭部、中部和尾部各綁一只熱電偶,以便在整個試驗期間保持恒定的試驗溫度和溫度梯度。

試樣最長加溫時間應符合產品標準的規定,最短加溫時間應按每10mm緊固件直徑為24min來確定。除非另有規定,施加載荷前30min和加載后的整個試驗期間,試驗裝置應使試樣保持規定的試驗溫度,試樣加熱不得超過規定的試驗溫度。

高溫拉伸試驗用加載速率按GJB715.17《緊固件試驗方法  高溫拉伸》執行。具體加載速率下表。

 高溫拉伸試驗加載速率

公稱直徑  mm

5

6

8

10

12

14

加載速率  kN/min

14

20

35

55

80

108

公稱直徑  mm

16

18

20

22

24

27

加載速率  kN/min

140

180

220

270

320

400



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