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金属挤压实验报告

小草范文网  发布于:2017-05-16  分类: 实验报告 手机版

篇一:金属轴向拉压和扭转实验报告_工程力学

金属材料轴向拉伸、压缩实验

预习要求:

1、复习教材中有关材料在拉伸、压缩时力学性能的内容; 2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法;

一、实验目的

1、

观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限?s,观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象;

观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象; 掌握微控电子万能试验机的操作方法。 强度极限?b,延伸率δ和断面收缩率?; 2、 3、 4、

二、实验设备与仪器

1、微控电子万能试验机; 2、游标卡尺。

三、试件

试验表明,试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能,国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准(GB6397—86),将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下:

d0=10mm,标距l0=100mm.。

本实验的压缩试件采用国家标准(GB7314-87/d0=2, d0=10mm, h=20mm (图二)。

图一

1

图二

四、实验原理和方法

(一)低碳钢的拉伸试验

实验时,首先将试件安装在试验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量试验段的变形。然后开动试验机,缓慢加载,同时,与试验机相联的微机会自动绘制出载荷—变形曲线(F—?l曲线,见图三)或应力—应变曲线(?—?曲线,见图四)。随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能:

F

?

????l

图三

图四

1、线性阶段

在拉伸的初始阶段,?—?曲线为一直线,说明应力?与应变?成正比,即满足胡克定律。线性段的最高点称为材料的比例极限(?p),线性段的直线斜率即为材料的弹性模量E。

若在此阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(?e)。一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。

2、屈服阶段

超过比例极限之后,应力与应变不再成正比,当载荷增加到一定值时,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象称为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限(?s)。

实验曲线在屈服阶段有两个特征点,上屈服点B和下屈服点B’(见图五),上屈服点对应于实验曲线上应力波动的起始点,下屈服点对应于实验曲线上应力完成首次波动之后的最低点。上屈服点受加载速率以及试件形状等的影响较大,而下屈服点B’则比较稳定,故工程上以B’点对应的应力作为材料的屈服极限?s。

当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成45o的斜纹。这是由于试件的45o斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线。

3、硬化阶段

经过屈服阶段后,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料的抗变形能

2

力又增强了,这种现象称为应变硬化。

若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线,其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸到零时,变形并未完全消失,应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变,相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后,立即再加载,则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此,如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸试验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化。

在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点,该最高点对应的应力称为材料的强度极限(?b)。强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Pb。

4、缩颈阶段

试样拉伸达到强度极限?b之前,在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限?b之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为缩颈。缩颈出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈现下降趋势,直至最后在E点断裂。试样的断裂位置处于缩颈处,断口形状呈杯状,这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力,还有切应力,这是由于缩颈处附近试件截面形状的改变使横截面上各点的应力状态发生了变化。

(二)铸铁的拉伸试验

铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同,但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢,其应力——应变曲线如图五所示。铸铁从开始受力直至断裂,变形始终很小,既不存在屈服阶段,也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线,这说明引起试样破坏的原因是最大拉应力。

(三)低碳钢和铸铁的压缩实验

实验时,首先将试件放置于试验机的平台上,然后开动试验机,缓慢加载,同时,与试验机相联的数据采集系统会自动绘制出载荷—变形曲线(F—?l曲线)或应力—应变曲线(?—?曲线),低碳钢和铸铁受压缩时的应力应变曲线分别见图六和图七。

3

?图五

? ?

图六

?

?

图七

低碳钢试件在压缩过程中,在加载开始段,从应力应变曲线可以看出,应力与应变成正比,即满足虎克定律。当载荷达到一定程度时,低碳钢试件发生明显的屈服现象。过了屈服阶段后,试件越压越扁,最终被压成腰鼓形,而不会发生断裂破坏。

铸铁试件在压缩过程中,没有明显的线性阶段,也没有明显的屈服阶段。铸铁的压缩强度极限约为拉伸强度极限的3~4倍。铸铁试件断裂时断口方向与试件轴线约成55o。一般认为是由于切应力与摩擦力共同作用的结果。

五、实验步骤

1.试件准备

用划线机在标距l0范围内每隔10毫米刻划一根圆周线,将标距分成十等分。 2.测量试件尺寸

用游标卡尺测量标距两端及中间三个横截面处的直径,每一横截面分别沿两个互垂方向各测一次取平均值。取所测得三个横截面直径中的最小值作为实验值。

3.试验机准备

根据低碳钢强度极限бb的估计值和横截面面积A0估算实验的最大载荷。以此来选择合适的测力量程。 4.安装试件 5.安装引伸仪 6.检查及试车

检查以上步骤的完成情况后,开动试验机,预加少量载荷(应力不应超过材料的比例极限)然后卸载至零点,以检查试验机工作是否正常。 7.进行试验 ① ②

开动试验机使之缓慢匀速加载。注意观察应力—应变曲线,以了解材料在拉伸时不同阶段的力学性能。

在比例极限以下卸载,观察试件的弹性变形情况。

4

③ ④ ⑤ ⑥ ⑦

继续加载,在屈服阶段观察试件表面的滑移线。

进入强化阶段后。卸载至零,再加载,观察冷作硬化现象。 继续加载,当达到强度极限后,观察缩颈现象。 加载直至试件断裂。

取下试件,用游标卡尺测量断裂后的标距l1,测量断口(颈缩)处的直径d1。

8.整理各种仪器设备,结束实验。

六、 实验结果处理

1.低碳钢的拉伸屈服极限和强度极限可由实验报表计算出。

Ps23.627?103N

?s???300.83MPa

0????(m)2

3

Pb36.00?10N?b???458.36MPa?0???(m)2

2.低碳钢的压缩屈服强度

Fs25.502?103N?s???324.70MPa ?0???(m)2

3.铸铁的压缩极限强度

Fb58.037?103N

?b???738.95MPa ?0???(m)2

4.测量试件断裂后的标距长度和最小横截面直径,以计算延伸率δ和断面收缩率Ψ。

??

l1?l017.26mm?100%??100%?34.52% 0?d1?A0?A1???100%?1????68.64%

?2?

2

断裂后,试件的最小横截面即位于缩颈处,将断裂试件的两段对齐并尽量挤 紧,用游标卡尺测量断口处直径。

若断口到最邻近标距端点的距离大于1/3 l0,则直接测量标距端点的距离l1,若小于或等于1/3 l0,则需按下述方法进行断口移中测定l1:

在长段上从断口o处取基本等于短段的格数得B点,若所余格数为偶数(图8-1)则取其一半得C点。此时:

5

篇二:工程材料塑性加工开放实实验报告

工程材料塑性加工开放实实验报告

学院:材料科学与工程学院 系:材料成型系专业:材料成型及控制工程专业年级:09级

姓名:学号:组_______ 实验时间: 2010/6/1下午

指导教师签字:成绩:

一、实验目的和要求

1. 了解挤压机的基本构造及操作方法;

2.了解并掌握挤压模的基本构造;

3.了解并掌握挤压的基本工艺及主要工艺数;

4.了解挤压过程中金属的塑性变形规律;

5.了解挤压工艺参数对挤压件的组织性能的影响。

二、实验原理

挤压就是对放在挤压筒中的锭坯的一端施加一定的压力和速度,使之通过模孔以实现塑性变形,得到所需要的形状与尺寸、具有一定机械性能的制件的一种压力加工方法。挤压有两种最基本的方法:正挤压与反挤压,这两种挤压方法其金属的变形和流动状态亦不同。而在挤压过程中,金属的塑性流动规律对挤压制品的组织、性能、表面质量、外形尺寸和形状的精度以及工具设计原则等有着重要影响。影响金属流动的因素主要有接触摩擦与润滑,工具与锭坯的温度,金属的强度特性,工具结构与形状,变形程度等。所以,在挤压过程中,温度、速度、变形程度等工艺参数的选择对挤压制品的组织、性能以及技术经济指标都有很大的影响。

三、主要仪器设备

实验所用设备包括:加热炉、冲压模、XJ-1250卧式挤压机、挤压模具

四、实验内容及实验数据记录

1.常见的塑性加工方法

包括挤压、轧制、拉拔、冲压

2.冲压加工过程中出现的缺陷

起皱,破裂

3. 3.挤压材料6061铝合金,坯料温度500℃,模具温度430℃,挤压筒温度400℃,挤压速度500mm/min,坯料原始尺寸直径160mm模具尺寸120X10mm2,

篇三:金属材料的拉伸与压缩实验

机械学基础实验

指导书

力学实验中心

金属材料的拉伸与压缩实验

1.1 金属材料的拉伸实验

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形,变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中,不仅有一定的变形能力,而且对变形和断裂有一定的抵抗能力,这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验,可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如:弹性模量E、比例极限Rp、上和下屈服强度ReH和ReL、强度极限Rm、延伸率A、收缩率Z。除此而外,通过拉伸实验的结果,往往还可以大致判定某种其它机械性能,如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢,铸铁做拉伸试验,以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图,及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响,就是同一材料由于试件的计算长度不同,其延伸率变动的范围就很大。例如:

对45#钢:当L0=10d0时(L0为试件计算长度,d0为直径),延伸率A10=24~29%,当L0=5d0时,A5=23~25%。

为了能够准确的比较材料的性质,对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-2005的要求,拉伸试件一般采用下面两种形式:

图1-1

1. 10倍试件;

金属挤压实验报告

圆形截面时,L0=10d0矩形截面时,L0=11.3S0

2. 5倍试件

圆形截面时,L0=5d矩形截面时, L0=5.65S0=54S0

?

d0——试验前试件计算部分的直径;

S0——试验前试件计算部分断面面积。

此外,试件的表面要求一定的光洁度。光洁度对屈服点有影响。因此,

试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。

一、实验目的:

1.研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。

2.确定低碳钢在拉伸时的机械性能(比例极限Rp、下屈服强度ReL、强度极限Rm、延伸率A、断面收缩率Z等)。

3. 确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。

二、实验原理:

拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。在单向拉伸时F——ΔL(力——变形)曲线的形式代表了不同材料的力学性能,利用:

R?

可得到R—ε曲线关系。 F?L ?? S0L0

三、实验所用的设备、仪器和工具

1、Zwick电子万能材料试验机一台

2、游标卡尺 一支

3、记号笔 一支

4、低碳钢、铸铁试件 各一个

四、试件尺寸测量

1.量度试件尺寸:

1)试验前在试件两端及中部选择三个截面,每个截面用游标卡尺分别相互垂直各测一次直径,取其三点平均值中的最小值作为试件的直径d0。当低碳钢试件拉断后,用游标卡尺在颈缩段的最小截面处的互相垂直的两个方向各测量一次直径,取其平均值作为试件断口处的最小值du。

2)确定计算长度L0。

在试件中间等粗的细长部分内,量取计算长度L0(按10倍或5倍试件确定)。然后用记号笔把计算长度L0分成若干等分(通常是以5mm或10mm为一等分)。以便当试件断裂不在中间时进行换算,从而求得比较正确的延伸率。建议使用下列表格表1.1。

五、实验步骤

参见1.3中的Zwick电子万能试验机操作步骤

六.试验注意事项:

随时注意观察试件在拉伸过程中的形状变化和应力——应变曲线的变化情况

1)当试件拉伸过程中,当应力——应变曲线出现平台时载荷即到达屈服阶段,在试件表面可能出现契尔诺夫滑移线。

2)过了屈服阶段后,观察冷作硬化现象。

3)当载荷到达最大值(Fm)时,曲线开始回落下降,密切注意试件形状的变化,此时可看到颈缩现象。

4)试件拉断后,立即停机存盘。打印出所得的拉伸图,取下试件并量度此时的断后标距长度Lu(如果试件是断在计算长度之外的作废)和颈缩处的最小直径du。量度时将试件的两半接在一起,使其尽量紧贴。

七.试验结果整理和计算:

1)对拉伸曲线的修正。

拉伸曲线得到后,往往在开始处形成如图1-2中所示的不规则的曲线。这是由于试验开始时,握紧器、夹具和试件之间尚未紧密相接。并非完全由于试件变形所致。因此对此曲线要进行修正,即将拉伸图直线部分往下延长,它与横座标相交,交点即为原点。

2)根据拉伸图,找出相应的ReL,Rm。并求出:

下屈服点 ReL=Fe S0

图1-2

强度极限 Rm=图1-3 Fm S0

3)计算延伸率:

A=Lu

?L0?100%

L0

试件拉断后的残余变形在整个长度的分布是非均匀的。在颈缩部分大,

而非颈缩部分残余变形小一些(见图

1-4)。

图1-4

图1-5

由此看出,断在中间时,试件残余变形最大,延伸率也最大。为了对同一种材料只得出一个相对稳定的值,不因断裂的位置而异,可以将试验所得到的残余变形换算成相当于试件在中间断裂时的“标准数值”此方法叫“断处移中法”(见图1-5)。

例如在图1.5中,其延伸率应换算为

A=m?2n?L0100% L0

S0?Su100% S0其中:m及n的小格数目依具体情况而选定。 4) 断面收缩率: Z=

Su——颈缩处的最小面积。

5) 拉断时颈缩处的实际应力:

R/m=Fm Su

1.2金属材料的压缩试验

本文已影响