壓縮試驗
壓縮試驗是測定材料在軸向靜壓力作用下的力學性能的試驗,是材料機械性能試驗的基本方法之一。
試樣破壞時的最大壓縮載荷除以試樣的橫截面積,稱為壓縮強度極限或抗壓強度。壓縮試驗主要適用於脆性材料,如鑄鐵、軸承合金和建築材料等。對於塑性材料,無法測出壓縮強度極限,但可以測量出彈性模量、比例極限和屈服強度等。與拉伸試驗相似,通過壓縮試驗可以作出壓縮曲線。圖中為灰鑄鐵和退火鋼的壓縮曲線。曲線中縱坐標P為壓縮載荷,橫坐標Δh為試樣承受載荷時的壓縮量。如將兩坐標值分別除以試樣的原截面積和原高度,即可轉換成壓縮時的應力-應變曲線。圖中Pp為比例極限載荷,P0.2為條件屈服極限載荷,P b為破壞載荷。在壓縮試驗中,試樣端面存在較大的摩擦力,影響試驗結果。試樣越短影響越大,為減少摩擦力的影響,一般規定試樣的長度與直徑的比為1~3,同時降低試樣的表面粗糙度,塗以潤滑油脂或墊上一層薄的聚四氟乙烯等材料 。
往復壓縮試驗的原理
將被測試樣置於上下壓盤之間,經由偏心輪傳動,以一定之頻率往復壓縮試樣,到達所設定的次數,自動停機,取出試樣, 量測經往復壓縮後的厚度和硬度 。
操作步驟
往復壓縮試驗機的校準
計量工程師對試驗機進行內部校準,同時加標籤,明確設備校準狀態。計量員保管校準證書。校準周期為1年。
振幅調節
打開箱體門,內有左右兩組傳動裝置。
鬆開固定螺絲,用扳手擰松調節螺絲,移動偏心輪,使偏心輪上的紅色指針按試驗要求的振幅值對準標尺上的刻度線,擰緊固定螺絲。
移動傳動輪,使下壓盤處於最低點。
調整完成後,關上箱體門。
1.打開箱體門,內有左右兩組傳動裝置。
2.鬆開固定螺絲,用扳手擰松調節螺絲,移動偏心輪,使偏心輪上的紅色指針按試驗要求的振幅值對準標尺上的刻度線,擰緊固定螺絲。
3.移動傳動輪,使下壓盤處於最低點。
4.調整完成後,關上箱體門。
試驗測試
測試準備;
1.試樣安裝。用內六角改錐旋鬆螺絲,逆時針旋轉手柄,使上壓盤上升至可以順利放入試樣,再將螺絲旋緊。
開始測試:
2.啟動總電源開關和POWER鍵,接通電源。
3.依試驗要求,設定試驗次數和試驗頻率。
4.電源接通後,游標在試驗次數設定位置閃爍。此時按下游標移動鍵 ,可以將游標移動到所需位置,使用數值增加鍵 可以得到所需的數值。
5.接下來按下控制箱上的隱藏鍵,出現試驗頻率設定界面,此時可以對頻率進行設定,方法同上。
6.頻率設定結束,按下面板上的CLR鍵清零。
7.啟動START鍵,機器開始動作。
8.當運轉到達設定次數時,機器自動停機。
9.機器運行期間,如有異常情況發生,可隨時按下控制柜上的紅色急停按鈕。
測試結束:
10.測試結束後,按下STOP鍵,關閉POWER鍵和總電源開關,取下試樣。
試驗實例
試驗目的
(1)測定灰鑄鐵材料壓縮時的強度極限R
(2)觀察分析灰鑄鐵材料壓縮時的變形特點和破壞斷口形貌。
儀器設備及材料
壓縮試驗機和遊標卡尺
試驗製備根據國家標準GB/T 7314-2005“金屬材料室溫壓縮方法”,灰鑄鐵材料的壓縮試樣一般加工成圓柱形(或矩形柱狀),h為試樣高度,d為試樣直徑。
當試樣承壓軸向壓縮時,隨著軸向變形繼續施加,試樣兩端面的橫向變形受到試驗機承墊間的摩擦力影響,使試樣變形後呈“鼓形”,這種摩擦力的影響,使試樣抗壓能力增強,並且試樣越短,其影響越顯著。若在試樣端面塗以潤滑劑(如機油),可以減小摩擦力,則試樣的抗壓能力將更符合於實際。當試樣高度相對增加時,摩擦力對試樣中部的影響就會減小,但若試樣高度過大,又容易產生彎曲,甚至變成為其它失效形式。因此,壓縮試樣的抗壓能力與其高度h0。直徑d的比值h/d有關。由此可見,壓縮試驗是有條件的,只有在相同的試驗條件下,才能對不同材料的性能進行比較。金屬材料壓縮破壞實驗所用的試樣,一般規定為1≤h/d≤3。為了使試樣承受軸向壓力,試樣兩端面必須平行,並且與試樣軸線垂直。壓縮試樣兩端面應加工的儘可能光滑,其粗糙度一般為1.6~0.8,以減小摩擦力的影響 。
實驗步驟
(1)灰鑄鐵壓縮在微機屏顯式液壓液壓萬能試驗機上進行。
(2)用遊標卡尺測量試樣尺寸。
(3)依次開啟試驗機總電源、計算機和顯示器電源。
(4)激活計算機桌面上的“拉伸壓縮試驗”快捷標識,按照提示進入試驗程式主頁面。
(5)在“試樣參數”欄選擇試樣形狀,輸入所測量的試樣尺寸,並確認。
(6)根據試樣,選擇合適的力測量範圍,並確認壓縮空間適合裝置灰鑄鐵壓縮試樣。
(7)確認油源控制柜上的回油閥關,按下電源開按鈕(電源指示燈亮),緩慢擰開送油閥,使試驗機活動工作檯抬起約10mm,然後關閉送油閥。
(8)將試樣合適的放置於試驗機壓縮空間活動台上承墊的中心處,按下移動橫樑控制盒的上行或下行開關,使上壓頭承墊距試樣上端面1mm左右。
(9)點擊計算機試驗主頁面上的載荷清零,位移清零。
(10)點擊計算機螢幕主頁面,按照試驗要求緩慢擰開送油閥進行試驗,直至試樣破壞(可以從載荷顯示欄或顯示曲線看到載荷突然下降至很小值,也可能會聽到試樣破壞的聲響),即刻關閉油泵關、送油閥,打開回油閥,使活動台降回至初始位置。
從試驗主頁面上左側載荷欄讀取所顯示的最大載荷Fm,繪製試驗特性曲線,並取出試樣觀察記錄試樣斷口形貌特徵。
往復壓縮試驗機的維護保養
1.操作人員隨時保持機台清潔。
2.試驗工程師每月給機器金屬表面噴塗防鏽油。
3.試驗工程師每月給機台活動部件加注潤滑油 。