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金屬材料單軸拉伸蠕變試驗是評估金屬材料力學(xué)性能的常用試驗方法。該試驗的原理是在控制試樣的溫度和濕度的條件下，通過持續(xù)的單向拉伸作用于試樣，以模擬該材料在實(shí)際應(yīng)用中的疲勞循環(huán)載荷。下面為大家分享一下金屬材料單軸拉伸蠕變試驗設(shè)備怎么選？有哪些值得注意的？

一、金屬材料單軸拉伸蠕變試驗設(shè)備要求如下：

1、試驗機(jī)

試驗機(jī)應(yīng)能提供施加軸向試驗力并使試樣上產(chǎn)生的彎矩和扭矩最小。試驗前應(yīng)對試驗機(jī)進(jìn)行外觀檢查以確保試驗機(jī)的加力桿、夾具、萬向節(jié)和連接裝置都處于良好狀態(tài)。

試驗力應(yīng)均勻平穩(wěn)無震動地施加在式樣上。

試驗機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離外界的震動和沖擊。試驗機(jī)應(yīng)具有試樣斷裂時將震動降到最小的緩沖裝置。試驗機(jī)至少應(yīng)符合GB/T168252中1級試驗機(jī)的要求為了保證試驗機(jī)和夾具能夠?qū)υ嚇訙?zhǔn)確地施加試驗力,應(yīng)定期校準(zhǔn)試驗機(jī)的力值和加載同軸度。

試驗機(jī)的加載同軸度應(yīng)不超過10%。試驗設(shè)備兩次校準(zhǔn)/檢定的時間間隔依據(jù)設(shè)備類型試驗條件、維護(hù)水平和使用頻次而定,除非另有規(guī)定,校準(zhǔn)/檢定周期不超過12個月,試驗機(jī)的校準(zhǔn)/檢定參考JJG276如果能夠證明試驗設(shè)備在更長的時間內(nèi)能夠滿足相關(guān)規(guī)定的要求,那么可以延長兩次校準(zhǔn)/檢定之間的時間。

2、伸長測量裝置

對于連續(xù)試驗,應(yīng)使用引伸計測量試樣的伸長,引伸計系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T12160中1級或優(yōu)于1級準(zhǔn)確度的要求或者能夠滿足相同準(zhǔn)確度要求的其他設(shè)備。可以采用直接安裝在試樣上的引伸計，也可以采用非接觸式的引伸計(例如:光學(xué)或激光引伸計)。

建議引伸計校準(zhǔn)的范圍應(yīng)包含預(yù)期的蠕變應(yīng)變量。

引伸計應(yīng)每年校準(zhǔn)一次，除非試驗時間超過1年。如果預(yù)期試驗時間超過校準(zhǔn)周期，應(yīng)在蠕變試驗開始前對引伸計重新校準(zhǔn)。

引伸計的標(biāo)距不應(yīng)小于10mm。

引伸計應(yīng)該可以測量試樣單側(cè)或雙側(cè)的伸長,雙側(cè)引伸計作為優(yōu)先選擇。

在報告中應(yīng)注明所使用的引伸計類型(例如;單側(cè)、雙側(cè)軸徑向)。當(dāng)使用雙側(cè)引伸計測量試樣伸長時，應(yīng)報告平均伸長。

注1：對于連續(xù)變試驗,引伸計直接安裝在試樣的平行部分依據(jù)引伸計Le測量變伸長率。

當(dāng)引伸計安裝在試樣的夾持末端來測量蠕變伸長時，未端的外形和尺寸應(yīng)保證能夠在試樣的參考長度內(nèi)完全準(zhǔn)確的測定伸長。依據(jù)參考長度 L，測量蠕變伸長率。

通常，引伸計的標(biāo)距應(yīng)盡可能地接近參考長度。為了提高測量準(zhǔn)確度,標(biāo)距應(yīng)盡可能的大。

注2：如果僅僅測量變斷裂后的殘余伸長或規(guī)定時間的殘余伸長，則不必使用引伸計對于不連續(xù)試驗,試樣卸載后冷卻到室溫,采用合適的工具測量標(biāo)距長度的殘余伸長。測量工具的精度應(yīng)達(dá)到 0.01 AL，或0.01 mm,取其大者。完成測量后,試樣可以再次升溫和加載。

注3：對于采用短標(biāo)試樣的小應(yīng)變試驗,例如應(yīng)變小于等于1%,需要選用足夠分力的測量裝置當(dāng)使用鎳基合金材料的引伸計時應(yīng)注意避免虛假的負(fù)蠕變。

3、加熱裝置

3.1 加熱裝置溫度的允許偏差

采用加熱裝置加熱試樣至規(guī)定溫度（T）。規(guī)定溫度（T）和顯示溫度（T）之間的允許偏差和試樣長度方向上允許的最大偏差見表2。

對于規(guī)定溫度超過1100℃的試驗，應(yīng)由雙方協(xié)商確定溫度的允許偏差。

顯示溫度（T）是在試樣的平行段表面測得，應(yīng)考慮所有來源的誤差并對系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正。

注：允許采用加熱爐各個加熱區(qū)間溫度的間接測量方式來代替直接測量試樣表面溫度，這種方式必須證實(shí)能滿足上述偏差的要求。

如果使用引伸計，則應(yīng)考慮某種方法保護(hù)爐外的引伸計部分不會由于爐外空氣溫度的波動而對長度測量產(chǎn)生太大影響。

讀取引伸計測量數(shù)值時，試驗機(jī)環(huán)境溫度波動不應(yīng)超過士3℃。

對于不連續(xù)試驗，標(biāo)距測量時的環(huán)境溫度波動不應(yīng)超過±2℃。如果超過這個范圍，應(yīng)考慮環(huán)境溫度變化帶來的影響。

 

金屬蠕變試驗機(jī)示意圖
 

3.2 溫度測量

3.2.1 總則

溫度顯示裝置的分辨力至少應(yīng)為0.5℃，測溫裝置的準(zhǔn)確度應(yīng)等于或優(yōu)于1℃。

3.2.2 單頭試驗機(jī)

對于單頭試驗機(jī)，試樣的平行長度小于或等于50mm的應(yīng)至少使用2支熱電偶。對于平行長度超過50 mm的試樣，應(yīng)至少使用3支熱電偶。任何情況下應(yīng)將熱電偶固定在試樣平行長度的兩端，如果使用3支熱電偶，應(yīng)在試樣平行長度的中段固定1支熱電偶。

如果證實(shí)加熱爐能夠使試樣上的溫度波動不超過3.1的規(guī)定，那么熱電偶的數(shù)量可以減少為1支。

3.2.3 多頭試驗機(jī)

對于多頭試驗機(jī)，建議每個試樣上至少固定1支熱電偶。如果只用一支熱電偶，應(yīng)固定在試樣平行長度的中間位置。如果僅在爐內(nèi)安裝3支控溫?zé)犭娕迹仨氁谐浞值臄?shù)據(jù)證明每個試樣的溫度滿足3.1的要求。

對于間接測溫裝置，要求有規(guī)律地測量每個加熱區(qū)間內(nèi)熱電偶與給定區(qū)間內(nèi)一定數(shù)量試樣上的溫度差值數(shù)據(jù)。對于溫度差的非系統(tǒng)部分，800℃以下不超過±2℃、800℃以上不超過士3℃。

3.2.4 缺口試樣

缺口試樣的溫度測量應(yīng)滿足6.3.2.2或者6.3.2.3的要求。建議在缺口底部固定一支熱電偶。

3.2.5 熱電偶

熱電偶的測量端與試樣表面應(yīng)保持良好的熱接觸，并應(yīng)該屏蔽以避免熱源的直接輻射。爐內(nèi)電偶絲其余部分應(yīng)該有熱防護(hù)和電絕緣。

注：此條款不適用于間接測量裝置。

3.3 熱電偶和測溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)

注：不同熱電偶的相關(guān)信息見附錄A。

3.3.1 熱電偶的校準(zhǔn)/檢定

對于試驗時間較短（通常不超過500 h）的熱電偶至少應(yīng)每12個月校準(zhǔn)/檢定一次。對于試驗時間超過12個月的貴金屬熱電偶應(yīng)按以下要求校準(zhǔn)/檢定：

————規(guī)定溫度小于等于600℃的每4年校準(zhǔn)/檢定一次；

————規(guī)定溫度大于600℃而小于等于800℃的每2年校準(zhǔn)/檢定一次；

————規(guī)定溫度大于800℃的每1年校準(zhǔn)/檢定一次。

如果試驗時間超過校準(zhǔn)/檢定周期的應(yīng)在試驗完成后立即校準(zhǔn)/檢定。如果熱電偶重新焊接，則應(yīng)在使用前再次校準(zhǔn)/檢定。

應(yīng)對試驗溫度或者包含試驗溫度的典型區(qū)間對熱電偶的偏差進(jìn)行標(biāo)定。

如果能夠證明熱電偶的偏差不影響6.3.1中規(guī)定允許的溫度波動的，那么可以延長兩次校準(zhǔn)/檢定之間的時間。

由于熱電偶污染造成化學(xué)成分變化導(dǎo)致的溫度漂移以及人為處置的物理損傷都會導(dǎo)致熱電偶輸出值的變化，這些變化應(yīng)該被記錄并且如果有要求應(yīng)該是可獲得的。

注1：溫度波動是由所使用的熱電偶類型以及在試驗溫度下的暴露時間決定的。

如果熱電偶的漂移影響超出溫度的允許偏差，則應(yīng)提高校準(zhǔn)/檢定的頻次或者通過熱電偶的顯示值對溫度進(jìn)行修正。

注2：熱電偶校準(zhǔn)的相關(guān)信息參見附錄B。

3.3.2 溫度測量裝置的校準(zhǔn)

溫度測量裝置（包括補(bǔ)償導(dǎo)線、接點(diǎn)、冷端、顯示器或記錄儀、數(shù)據(jù)線等）應(yīng)該按照可以追溯至溫度國際單位的校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

如果可行，應(yīng)在相關(guān)溫度范圍內(nèi)對測溫裝置儀表按照J(rèn)JG 617每年校準(zhǔn)一次，校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)報告中給出。

3.4 加熱爐均溫帶的校準(zhǔn)

加熱裝置的均溫帶應(yīng)按照J(rèn)JG276進(jìn)行校準(zhǔn)。

附 錄 A

（資料性附錄）

不同熱電偶的相關(guān)信息

在JJG141和JJG351中給出了關(guān)于不同類型熱電偶的資料，GB/T 4989給出了熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線的信息。

對于使用的貴金屬熱電偶，擇優(yōu)使用S或R型熱電偶，建議使用溫度大于等于400℃。

對于廉價的K型熱電偶宜在低于400℃溫度下使用，或高溫下、時間小于1000h的情況下使用，并且不宜重復(fù)使用。

對于廉價的N型熱電偶宜在低于600℃溫度下使用，或高溫下、時間小于3000h的情況下使用，并且不宜重復(fù)使用。

熱電偶在校準(zhǔn)周期內(nèi)的溫度漂移不宜超過以下要求：

——當(dāng)溫度小于等于600℃時為士1℃；

——當(dāng)溫度小于等于800℃，大于600℃時為士1.5℃；

——當(dāng)溫度小于等于1100℃，大于800℃時為士2℃。

對于貴金屬熱電偶，在以下的校準(zhǔn)周期內(nèi)這些要求通常可以滿足：

——當(dāng)溫度小于等于600℃時為4年；

一—當(dāng)溫度小于等于800℃，大于600℃時為2年；

——當(dāng)溫度小于等于1100℃，大于800℃時為1年。

附 錄 B

（資料性附錄）

熱電偶校準(zhǔn)方法

對于熱電偶的校準(zhǔn)，推薦兩種方法。兩種方法的目的都是為了保證在校準(zhǔn)溫度下熱電偶顯示的電動勢盡可能地與GB/T 16839.1在該溫度下的參考表保持一致（必要時對所有系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正）。兩種方法都使用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，這可直接溯源到國家標(biāo)準(zhǔn)。新的熱電偶應(yīng)滿足GB/T16839.2中的1級要求或相同級別。測溫裝置的校準(zhǔn)應(yīng)該分開進(jìn)行或在熱電偶校準(zhǔn)期間進(jìn)行。

第一種方法是基于熱電偶的原位校準(zhǔn)，即熱電偶的校準(zhǔn)是在實(shí)際使用的爐子或熱電偶插入至校準(zhǔn)爐中至相同的深度且沿?zé)犭娕冀z的溫度梯度也相同。原位校準(zhǔn)確定的誤差用于修正指定熱電偶溫度。如果誤差超過與插入深度相關(guān)的不確定度關(guān)聯(lián)的誤差極限，則熱電偶廢棄。在熱電偶校準(zhǔn)過程中宜觀察并盡量減小由于不同的埋入深度造成的參考熱電偶的漂移。

第二種方法是在校準(zhǔn)爐中將熱電偶埋入與試驗爐相近的深度。在校準(zhǔn)時，如果誤差超出實(shí)驗室的允差（必須包括插入深度的影響）時，應(yīng)剪去熱電偶末端并重新焊接和/或退火后，再重新校準(zhǔn)。如果再次校準(zhǔn)后，仍然超出校準(zhǔn)允差，則熱電偶廢棄。