提高熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素淺析

孫麗君

摘 要：熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)中，試樣、測(cè)量?jī)x器和設(shè)備、拉伸速率、人員等因素對(duì)熱軋帶肋鋼筋拉伸試驗(yàn)的結(jié)果的準(zhǔn)確度均有不同程度的影響。文章分析了這些因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響，提出了檢驗(yàn)過(guò)程中如何通過(guò)控制和調(diào)節(jié)這些因素，來(lái)提高熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：金屬材料；拉伸試驗(yàn)；準(zhǔn)確度

熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)是檢測(cè)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量是否達(dá)到要求的重要檢測(cè)手段之一。質(zhì)量是企業(yè)的生命，所以如何提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度具有重要的研究?jī)r(jià)值。

影響這一試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素很多，要想提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，就要從控制和調(diào)節(jié)試樣、測(cè)量?jī)x器和設(shè)備、拉伸速率、溫度、人員、測(cè)量系統(tǒng)軟件誤差、溫度及人員等這些因素入手，來(lái)提高螺紋鋼室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。力學(xué)性能是金屬材料的重要性能指標(biāo)，金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)是獲取力學(xué)性能指標(biāo)最常用、最基本的手段，它廣泛應(yīng)用于型鋼等冶金產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)及質(zhì)量評(píng)估。

1 熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介

熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)執(zhí)行的是現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，室溫拉伸試驗(yàn)的原理就是在室溫下，將試樣置于試驗(yàn)機(jī)夾具內(nèi)，以一定的速率給試樣施加拉伸力，直至測(cè)出所需的一項(xiàng)或幾項(xiàng)力學(xué)性能，一般情況下拉至斷裂。生產(chǎn)企業(yè)、用戶和第三方質(zhì)檢機(jī)構(gòu)經(jīng)常測(cè)量的力學(xué)性能參數(shù)主要有強(qiáng)度指標(biāo)（如抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度）和塑性指標(biāo)（如斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率）等，這些參數(shù)是判定金屬材料性能優(yōu)劣的重要依據(jù)。我們?cè)谌粘９ぷ髦芯褪峭ㄟ^(guò)測(cè)定熱軋帶肋鋼筋的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率等來(lái)測(cè)定熱軋帶肋鋼筋的質(zhì)量是否達(dá)到客戶所要求的質(zhì)量要求。

2 影響熱軋帶肋鋼筋室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素

熱軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能取決于本身，即鋼筋的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)等，但不同的拉伸試驗(yàn)過(guò)程所反映的性能指標(biāo)卻不一定相同，即測(cè)量結(jié)果不盡相同。與測(cè)量過(guò)程相關(guān)的主要因素有：試樣、測(cè)量?jī)x器和設(shè)備、夾持方法、拉伸速率、人員等。

2.1 試樣

試樣是各種性能的載體，拉伸試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)試樣的試驗(yàn)來(lái)獲得其力學(xué)性能指標(biāo)的。正確取樣是保證測(cè)量準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。取樣部位、取樣方向、樣坯的切取及試樣制備、試樣的橫截面形狀和尺寸及尺寸公差等對(duì)拉伸試驗(yàn)結(jié)果都有影響。

2.1.1 材料的不均勻度影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性

即使是同一爐材料的一個(gè)工藝批之內(nèi)，不同的試樣性能也會(huì)有差異。這就是材料的不均勻度造成的。此外，由于金屬材料在鑄造成型、加工過(guò)程中，成分、組織結(jié)構(gòu)、冶金缺陷、加工變形分布不均，使得同一批，甚至是同一產(chǎn)品的不同部位的力學(xué)性能出現(xiàn)差異。所以從這一環(huán)節(jié)入手，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性是很難的。

2.1.2 試樣的幾何形狀、制備方法和公差

樣坯的切取直接影響試樣的幾何形狀。切取樣坯的方法很多，有冷剪法、火焰切割法、砂輪片切割法、機(jī)械加工法等，但不管用哪種方法，必須防止因受熱、加工硬化及變形而影響其力學(xué)性能。所以，想要提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在切割試樣的時(shí)候，要留有足夠的機(jī)加工余量，一般應(yīng)不少于鋼材直徑和厚度，但最小不少于20mm，這樣機(jī)加工試樣時(shí)，可以把受熱或冷加工硬化的部分完全去除掉，以免影響性能的測(cè)定。

從制備方法的角度來(lái)說(shuō)，想要提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）切取樣坯時(shí)，應(yīng)從外觀檢查合格的產(chǎn)品上切取樣坯，并保留其原表面不受損傷；（2）刻劃試樣原始標(biāo)距時(shí)不得損傷試樣表面。

從尺寸公差的角度來(lái)說(shuō)，任何經(jīng)機(jī)加工制作的拉伸試樣都會(huì)有偏差，試樣的偏差會(huì)給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)誤差。試樣的尺寸精度主要包括尺寸公差和形狀公差。尺寸公差指試樣標(biāo)距部分內(nèi)實(shí)際加工尺寸與標(biāo)準(zhǔn)值之差，形狀公差指試樣標(biāo)距部分內(nèi)最大值與最小值的差值。拉伸試樣的形狀公差對(duì)拉伸性能指標(biāo)有影響。因此，想要提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在拉伸試樣的制備中，應(yīng)提高對(duì)形狀公差的控制要求。

2.2 測(cè)量?jī)x器和設(shè)備

2.2.1 量具和尺寸測(cè)量?jī)x器

從提高試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的角度來(lái)說(shuō)，提高量具和尺寸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度非常重要。量具和尺寸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)滿足尺寸測(cè)量的準(zhǔn)確度要求，量具的分辨力是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的重要因素之一；另外，量具的零點(diǎn)、測(cè)量時(shí)的壓力、量具表面臟物等對(duì)尺寸的測(cè)量也有影響；量具或測(cè)量?jī)x器須經(jīng)校驗(yàn)合格后才能使用。為了提高量具和尺寸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度，應(yīng)注意對(duì)量具和尺寸測(cè)量?jī)x器的維護(hù)和保養(yǎng)，注意量具表面不要弄臟，使用量具前注意歸零，測(cè)量時(shí)的壓力要穩(wěn)定；量具或測(cè)量?jī)x器要定期檢定，校驗(yàn)合格后才能使用。

2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備

拉伸試驗(yàn)設(shè)備主要包括試驗(yàn)機(jī)和引伸計(jì)。試驗(yàn)機(jī)是對(duì)試樣施加變形力并測(cè)定所施加力的系統(tǒng)，引伸計(jì)是測(cè)定延伸（或位移）的系統(tǒng)，它們的準(zhǔn)確度直接影響試驗(yàn)的結(jié)果。因此，試驗(yàn)機(jī)和引伸計(jì)必須定期檢定，經(jīng)檢定合格，且在有效期內(nèi)才可使用。

從設(shè)備角度來(lái)說(shuō)，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，主要要控制加載同軸度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。加載同軸度是指試驗(yàn)機(jī)兩夾頭軸線與試樣軸線不重合的程度，如果夾力軸線與試樣軸線有偏離，會(huì)使試樣承受附加的彎曲應(yīng)力，使具有明顯屈服狀態(tài)的材料變得不明顯，影響拉伸性能的測(cè)定。試樣夾偏、夾歪、試樣彎曲、不平直等都是引起受力不同軸的因素。所以，要對(duì)設(shè)備定期進(jìn)行檢查、維護(hù)、保養(yǎng)，夾持試樣前檢查試樣是否彎曲、不平直；夾持試樣時(shí)要注意夾持方法，夾持方法如果不合理，易引起試樣打滑或斷在鉗口內(nèi)，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏低；日常檢測(cè)工作中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)機(jī)鉗口的正確選用，減少拉伸過(guò)程中鉗口對(duì)試樣的損傷。

2.3 拉伸速率

拉伸速率是拉伸過(guò)程中必須控制的參數(shù)，拉伸速率直接影響金屬材料的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系。提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，必須對(duì)拉伸速率進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

為了準(zhǔn)確測(cè)定金屬材料拉伸性能，使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，各國(guó)拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)一例外地規(guī)定了試樣拉伸時(shí)彈性階段、屈服階段和屈服階段過(guò)后的拉伸速率。滿足這種要求的最好方法是直接進(jìn)行彈性階段和屈服階段的應(yīng)變控制以及屈服階段過(guò)后的位移控制，能消除系統(tǒng)柔度對(duì)屈服階段拉伸速度的影響。然而，目前國(guó)內(nèi)外仍有很多金屬材料拉伸試驗(yàn)機(jī)不能或不適宜進(jìn)行應(yīng)變控制，或因控制方式轉(zhuǎn)換時(shí)曲線出現(xiàn)不連續(xù)性，會(huì)直接影響測(cè)試結(jié)果；另外，由于某些類(lèi)型引伸計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷以及試樣表面狀態(tài)不良等多種原因，會(huì)使引伸計(jì)刀口打滑引發(fā)應(yīng)變控制的危險(xiǎn)性，測(cè)試人員不敢輕易使用應(yīng)變控制。為了滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)拉伸速度的要求，就要用位移控制代替應(yīng)變控制。

2.4 人員

作為拉伸試驗(yàn)的實(shí)施者，由于主觀因素和操作技術(shù)的不同，也會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。

對(duì)尺寸的測(cè)量，不同的人員也會(huì)帶來(lái)誤差。熱軋帶肋鋼筋的表面形狀不規(guī)則，標(biāo)距的標(biāo)注、測(cè)量比較困難，由于試驗(yàn)員測(cè)量水平不一致，極易造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

因此，就要努力提高試驗(yàn)人員的素質(zhì)。首先，要提高試驗(yàn)人員專(zhuān)業(yè)方面的素質(zhì)，平時(shí)要多組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)和考試，提高試驗(yàn)人員的理論水平和實(shí)際操作水平。其次，要多做對(duì)比試驗(yàn)，以減少由于人員的原因引起的試驗(yàn)結(jié)果的偏差。再次，要多組織技術(shù)競(jìng)賽之類(lèi)的活動(dòng)，提高試驗(yàn)室技術(shù)人員的工作熱情，促進(jìn)試驗(yàn)人員在技術(shù)鉆研上精益求精。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析，可以發(fā)現(xiàn)，我們要從以下幾個(gè)方面來(lái)提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度：

（1）試樣方面。材料的不均勻度、試樣的幾何形狀、制備方法和公差等都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以要注意樣坯應(yīng)從外觀檢查合格的產(chǎn)品上切取，刻劃試樣原始標(biāo)距時(shí)不得損傷試樣表面。

（2）測(cè)量?jī)x器和設(shè)備方面。要注意提高量具和尺寸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確度，定期維護(hù)和檢修試驗(yàn)設(shè)備，定期檢查和更換鉗口。夾持試樣的時(shí)候要注意夾持方法。

（3）拉伸速率方面，要對(duì)拉伸速率進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

（4）努力提高試驗(yàn)室人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，加強(qiáng)培訓(xùn)。

上述4個(gè)方面只是筆者的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)，并不全面。提升試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度是一個(gè)比較大的研究范疇，需要深入而持久的系統(tǒng)研究。

參考文獻(xiàn)

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