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压缩试验

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   压缩试验
  一、目的
  1、    测定压缩时低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。
  2、    观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏情况。
  二、仪器设备
  1、液压式万能试验机
  2、游标卡尺
  三、试件
  低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形(图3—3)。其直径d0与高h0之间比例应控制在 。即高度不能太大以避免试件在试验中发生挠曲现象。但h0也不能太小,由于上下垫板发生摩擦,也影响试验结果。由于摩擦阻止了靠近垫板部分的金属的横向变形,因而试件变形后如(图3—4)所示形成鼓形,越靠近垫板变形越小。这种摩擦力的影响,试件越小影响越大。所以需要在试件两端面涂上润滑剂(润滑
    
  油或石蜡),以减小摩擦。同时在安放试件时要放在压板的中心,并使用导向装置(图3
  —5),使试件仅承受轴向压力。
  四、操作步骤:
  1、低碳钢
  (1)测量尺寸:测量试件的高度和直径,直径取试件的上、中、下三处,每处垂直交叉各测量一次,取最小值来计算截面面积A0 。
  (2)选测度盘:根据试件的截面大小估算量程,并选好测力度盘,挂好相应的铊。
  (3)指针调零:按下启动按钮,随即关闭回油阀,拧开进油阀,将活动平台提升一小段,便关闭进油阀。然后检查摆杆是否垂直,如果不垂直,调节平衡铊,使摆杆保持垂直。最后将指针调零,并装好绘图图纸和绘图笔。
  (4)安放试件:将试件安放在下夹板的中心位置或压缩实验装置的中心(注意一定要放在中心,否则偏心受压)。
  (5)加载:如果试件或压缩实验装置离上压板空间较大,有几十厘米空间,此时可以将进油阀开到较大,让活动平台快速上升。这时右手控制进油阀,左手放在停止按钮上(控制台面上的红色按钮),眼睛看着试件。当试件或压缩实验装置离上压板还差5cm时,左手立即按下停止按钮,右手关闭进油阀(顺时针转动手轮),直到关闭为止。然后重新启动试验机,顺手转进油阀2~3下(1圈左右),并缓慢而均匀地加载。打下绘图笔,转动滚筒,使绘图笔处于合适的位置。并注意观察测力指针,如果指针转动较快,则关小一些进油量;如果转动较慢,则开大一些进油量。并注意观察自动绘图器上的P-ΔL曲线。曲线的开始部分为一段斜直线,说明低碳钢在弹性阶段,此时力与变形成比例。当测力指针转动速度减慢或停顿,自动绘图器上的曲线出现拐点时,此时的荷载即为屈服荷载Ps。记下此荷载。然后再加大一些进油量,继续加载,一般加到220KN即可,停机,此时试件被压成鼓状。如果继续加载,随着载荷的增大,试件将越压越扁,最后将压成饼形而不破裂(如图3—6所示)。
  2、铸铁
  铸铁压缩实验的方法和步骤与低碳钢压缩相同,但要注意铸铁是脆性材料,没有屈服点。从P-ΔL曲线上可以看出,其压缩图在开始时接近于直线,以后曲率逐渐增大,当载荷达到最大载荷Pb时,测力指针停顿并开始往回走,预示试件很快破裂,这时关小一些进油量,当听到响声后,立即停机(按下红色按钮),打开回油阀,关闭进油阀,由从动针可读出Pb值。试件最后被破坏(如图3—7所示),破裂面与试件轴线约成450角。
    
  注意事项:
  (1)当试件或压缩实验装置的顶面与上压板快接触时,进油量一定要小(进油阀控制在半圈即可),否则进油量较大,引起载荷瞬间突然增大,超过试验的最大量程,造成试验机损坏。
  (2)铸铁压缩时,不要靠近试件探望,以防试件破坏时,碎片飞出伤人。
  五、数据整理
  计算低碳钢的屈服极限和铸铁强度极限
  式中A0是试验前试件截面面积。
  绘图表示两种材料的变形和断口形状、从宏观角度分析破坏原因;比较并说明两种材料的力学性质特点。
  六、思考题
  1、    试件偏心时对试验结果有何影响?
  2、    为什么不能求得塑性材料的强度极限?
  3、    铸铁拉、压破坏时断口为何不同?
 
 
 

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