摘 要:分别采用试样两端压扁法、人工掰直法和矫直机矫直法对 H68黄铜盘管和BFe10-1-1 白铜盘管进行室温拉伸试验,并对试验结果进行分析。结果表明:对于壁厚不小于1mm、断后伸 长率不小于60%的金属盘管,试样端部压扁后,可以有效地进行室温拉伸试验;对于壁厚小于 1mm、断后伸长率小于40%的金属盘管,采用正压法可以提高试验成功率;当试样允许矫直,或屈 服强度无要求时,将试样进行整体矫直更容易操作。
关键词:H68黄铜盘管;BFe10-1-1白铜盘管;室温拉伸试验;正压法;逆压法;矫直
中图分类号:TB31;TG115.5 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2023)03-0019-03
盘管具有展开长度长、便于运输等优点,广泛用 于制作余热回收、高压冷却器的部件[1],但盘管是弯 曲的,很难对其进行室温拉伸试验。GB/T228.1— 2021《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温拉伸试验 方法》中对引伸计标距、平行长度等的定义,都表明了 试样倾向于是直的。拉伸试验结果的准确性受到多 方面因素的影响,引起测量不确定度的主要因素包括 试样材料的均匀性、试样的几何尺寸及横截面积、测 量重复性、拉伸速率等[2]。目前没有盘管进行室温拉 伸试验的专用国家标准,市场上对盘管的室温拉伸试 验均要求按照GB/T228.1—2021或国外等同标准进 行测试,而这些标准均倾向于直的试样,很难测试弯 曲的试样。此外,盘管呈椭圆形,壁厚不均,横截面积 较难精确测量计算;盘管难以夹持,影响拉伸试验的 操作;试样中间试验部分易变形,且采用压扁法进行 拉伸试验时,试样易在头部断裂。针对上述问题,笔 者研究了适用于盘管的室温拉伸试验方法,以期提高 拉伸试验的成功率和测量结果的准确性。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验材料采用规格为24mm×1mm(外径×
壁厚)、批号为6222040901-1的 H68黄铜盘管以及
规格为10 mm×0.6 mm(外径×壁厚)、批号为
2022032201-1的BFe10-1-1白铜盘管。
1.2 试验方法
采用CMT5105型微机控制电子万能试验机、
YYU-5020型引伸计,按照GB/T228.1—2021进行
室温拉伸试验;采用外径千分尺对盘管的外径进行
测量,从外圆弧至内圆弧、垂直方向各测量一个值,
取其平均值;采用壁厚千分尺在外圆弧、内圆弧及垂
直的两侧各测量一个值,取其平均值。
1.2.1 黄铜盘管
在上述黄铜盘管上截取4套(每套3支)长度为
300mm的整管拉伸试样,分别按照方案1~4进行
室温拉伸试验;在该黄铜盘管上截取一段长度为
4m的管材,在矫直机上矫直,在头、尾切除长度约
0.5m后,取一套长度为300mm 的整管拉伸试样,
按照方案5进行室温拉伸试验。
(1)方案1,将一套试样编号为 H1-1、H1-2、 H1-3,采用从外圆弧压至内圆弧(逆压法)的压扁方 式将试样两端压扁(见图1),压扁长度约为50mm, 然后进行室温拉伸试验。
(2)方案2,将一套试样编号为 H2-1、H2-2、 H2-3,采用正压法(垂直于逆压法的方向)的压扁方 式将试样两端压扁,压扁长度约为50mm,然后进 行室温拉伸试验。
(3)方案3,将一套试样编号为 H3-1、H3-2、 H3-3,试 样 两 端 采 用 人 工 掰 直,掰 直 长 度 约 为 50mm,然后进行室温拉伸试验。
(4)方案4,将一套试样编号为 H4-1、H4-2、 H4-3,将试样整体采用人工掰直,然后进行室温拉 伸试验。
(5)方案5:将一套试样编号为 H5-1、H5-2、
H5-3,将试样用矫直机进行矫直处理,然后进行室
温拉伸试验。
1.2.2 白铜盘管
在上述白铜盘管上截取4套(每套3支)长度为
300mm的整管拉伸试样,分别按照方案6~9进行
室温拉伸试验;在该白铜盘管上截取一段长度为
4m的管材,在矫直机上矫直,在头、尾切除长度约
0.5m后,取一套长度为300mm 的整管拉伸试样,
按照方案10进行室温拉伸试验。
(1)方案6,将一套试样编号为B6-1、B6-2、B6- 3,采用逆压法的压扁方式将试样两端压扁,压扁长 度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
(2)方案7,将一套试样编号为B7-1、B7-2、B7- 3,采用正压法的压扁方式将试样两端压扁,压扁长 度约为50mm,然后进行室温拉伸试验。
(3)方案8,将一套试样编号为B8-1、B8-2、B8- 3,试样两端采用人工掰直,掰直长度约为50mm, 然后进行室温拉伸试验。
(4)方案9,将一套试样编号为B9-1、B9-2、B9- 3,将试样整体采用人工掰直,然后进行室温拉伸 试验。
(5)方案10:将一套试样编号为B10-1、B10-2、
B10-3,将试样用矫直机进行矫直处理,然后进行室
温拉伸试验。
2 试验结果与分析
2.1 黄铜盘管
H68黄铜盘管测得的室温拉伸试验结果如表1
所示。由表1可知:方案1与方案2的试验过程无异
常,试验结果稳定;方案3的试验过程无异常,抗拉强
度与断后伸长率的试验结果稳定,与方案1和方案2
的试验结果一致性较好,但测得的屈服强度偏高,原
因是人工掰直试样端部导致试样中间非夹持区域受
力变形;方案4的试验过程无异常,抗拉强度与断后
伸长率的试验结果稳定,与方案1和方案2的试验结
果一致性较好,但测得的屈服强度偏高,且结果不稳
定;方案5的试验过程无异常,抗拉强度与断后伸长
率的试验结果稳定,与方案1和方案2的一致性较
好,但测得的屈服强度偏高,试验结果稳定。
人工掰直试样导致试样中间非夹持区域受力变 形,屈服强度升高,人工掰直的加载力具有不稳定 性,使屈服强度的测试结果产生较大波动。塑性变 形量增大,要求停留在障碍密集处的位错也开始运 动,在同向加载时,位错会遇到较大阻力,使同向加 载时的屈服强度变大[3]。矫直机矫直试样也会导致 试样中间非夹持区域受力变形,屈服强度升高,但矫 直机的矫直加载力具有稳定性,因此测得的屈服强 度结果稳定。
2.2 白铜盘管
BFe10-1-1白铜盘管测得的室温拉伸试验结果 如表2所示。由表2可知:方案6中的2个试样拉 伸断裂在头部,试验失败,原因是盘管的外圆弧属于壁厚减薄区域,内圆弧属于壁厚增大区域,压扁 后容易开裂或产生微裂纹,使得拉伸试验时试样 断裂在头部;方案7的试验过程无异常,试验结果 稳定;方案8测得的抗拉强度与断后伸长率结果 稳定且无异常,与方案2的试验结果一致性较好, 屈服强度没有出现个别数据增大较多的情况,原 因是试样的规格小,容易将端部掰直,避免了非夹 持区域变形的情况发生;方案9测得的抗拉强度 与断后伸长率结果稳定且无异常,但测得的屈服 强度偏高,且结果不稳定;方案10测得的抗拉强 度与断后伸长率结果稳定且无异常,但测得的屈 服强度偏高,结果稳定。
3 结论与建议
(1)采用压扁法可以测试金属盘管的室温拉伸 性能;对于壁厚小于1mm、断后伸长率小于40%的 金属管材,建议采用正压法将试样端部压扁,以提高 室温拉伸试验的成功率。
(2)将盘管试样端部人工掰直后进行室温拉伸 试验具有可行性,但应避免试样中间非夹持区域受 力变形,造成屈服强度测试结果偏高的现象。
(3)对试样进行整体矫直,可以测试盘管的抗
拉强度与断后伸长率,但测得的屈服强度偏高;当试
样允许矫直时或屈服强度无要求时,建议使用该方
法对盘管进行室温拉伸试验。
参考文献:
[1] 李刚,龙建南,陈奇.核主泵高压冷却器盘管制造工艺 开发[J].水泵技术,2021(增刊1):78-80.
[2] 刘武.金属板材室温拉伸试验室间比对及分析[J].理 化检验(物理分册),2021,57(10):32-36,39.
[3] 江宇蓉,宋忠政,陈美宝.预变形对 X60管线钢拉伸
性能的影响[J].重庆科技学院学报,2006,8(2):54-
56.
