一种防止拉伸试样断口熔化的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防止拉伸试样断口熔化的处理方法，特别是在热模拟试验机上进 行高温板带拉伸试验，属于热/力模拟物理实验领域。
【背景技术】
[0002] Gleeblel500D型热模拟试验机，是一台可同时对温度、应力、应变参数进行精确控 制的电阻加热式全模拟装置。现有的热拉伸系统只能针对棒材的拉伸，不具有对金属材料 板带拉伸试验的功能，而板带拉伸的研究对钢铁等其它金属材料的研究至关重要，其中板 带钢材的热塑性、热强度、热冲压性能及各种热处理性能是板带材料研究的重要内容；申请 号为201020227042.6《一种热模拟试验机上的板带热拉伸夹具》的实用新型专利中，设计的 夹具系统只能适合于单一厚度的板带，对试样限制较多，同时，板带拉伸断口存在熔融情 况，不能进行断口形貌观察，丢失一项重要实验数据；申请号为:201120448070.7《一种热模 拟机用的板带拉伸夹持结构》的实用新型专利中，设计的销钉孔能够起到提高夹持力的作 用，但是销钉孔的设计无形中固定了板带的厚度，试样单一，同时，也存在断口熔融的情况。 而拉伸试验往往是在高温条件下进行的，在高温条件下，拉伸缩颈处拉断的瞬间，由于电阻 瞬间增大，而电流没有来得及相应减小，所以产生大量的热量，致使端口熔化，无法观察端 口形貌，导致试验失败，致使试验成本大大增加。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术在高温条件下试样拉伸断口熔化， 提供一种在热模拟试验机上进行拉伸试验中试样断口熔化的处理方法，同时，提供一种简 单实用的板带拉伸夹具，操作简单，大大提高了试验成功率，降低了试验成本。
[0004] 本发明解决以上技术问题的技术方案是： 本发明方法步骤如下： 1) 将正负极两根热电偶丝用点焊机焊接在试样上，在焊点处裸露的热电偶丝上套石英管； 2) 板带拉伸试样的两端分别装具这样一套夹具，两对称梯形块组成，上下梯形对接钳口 安装有锯齿夹片，拉伸试样两端外延出夹具大约10mm，外延部分留有销钉孔，可以插入销钉； 3) 夹片用两螺丝钉牢固拧紧在梯形夹具上;锯齿夹片按照2mm、3mm、4mm等不同厚度加 工，根据不同的板材厚度选用合适厚度的锯齿夹片； 4) 锯齿夹片两侧为锯齿，锯齿片中间是平板，1搬: 1锻§(右)=1:1:1，整套夹具选用 304不锈钢作为基材； 5) 将试样装入试验箱，固定在板带拉伸夹具中； 6) 将纯度>99%的氦气瓶直接连接至热模拟机试样室进气阀，瓶口安装气体流量计； 7) 将试样以10°C/s升温到1200°C，保温5分钟，以5°C/s降温至拉伸温度，在拉伸温度保 温10分钟，停止抽真空，打开试样室进气阀存入氦气，控制一定流量，开始进行拉伸(应变速 率按照具体实验要求进行设定）； 8)当试样出现缩颈部，且功率角波动范围Δ >30°，将thermal按钮按灭，停止加热回 路，同时手动控制stroke拉伸试样，拉断即可，防止试样由于断裂时大电阻瞬间产生的大量 焦耳热量而使得试样断口熔化。
[0005] 优选地，手动控制stroke拉伸的速率与程序控制的速率满足? 。
[0006] 本发明的有益效果是： 1) 锯齿夹片按照不同厚度加工，根据不同的板材厚度选用合适厚度的锯齿夹片;锯齿 夹片可以作为可以更换的耗材，当某一规格的锯齿片锯齿磨损较为严重时，可以拆开螺丝 进行更换； 2) 本发明由于对试样进行瞬间断电处理，防止试样断口熔化，改变了原有试验在高温 条件下拉伸试样断口频繁熔化的状况，提高了试验成功率； 3) 本发明通过合理设置手动控制stroke拉伸的速率与程序控制的速率的比例，从而确 保拉伸试样均匀缩颈，有助于防止拉伸试样瞬间断裂 4) 本发明由于对试样上热电偶丝做了保护处理，防止了加热不稳带来过电流，熔融试样； 5) 本发明降低试验成本，操作简便易行。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明中夹具示意图； 图2是固定锯齿夹片的梯形块； 图3是锯齿夹片； 图4 Q235B断口形貌。
【具体实施方式】 实施例
[0008] 本发明采用的热模拟试验机型号为Gleeblel500D。热模拟试验机上进行Q235B板 带高温拉伸试验，按试验要求在试样上焊接好热电偶丝，并用石英管对热电偶丝作保护，选 择和试样尺寸相匹配的锯齿夹片2,将锯齿夹片2用螺丝3拧紧在梯形块1上，将试样装卡在 夹具上，试样以i〇°C/s升温到1200°C，保温5分钟，以5°C/s降温至1000°C，在1000°C保温10 分钟，停止抽真空，打开试样室进气阀充入氦气，控制流量3升/小时，试样开始拉伸(应变速 率^丨X 10-3/s)，当功率角（power angle)波动范围Δ (powerangle) >30°，手动停止 thermal加热按钮，手动控制stroke拉伸试样(手动&=1 X l(T2/s)，拉断即可，将断口用FEI Quanta400扫描电镜放大1000倍，观察断口形貌。如图4所示，（a)是采用本处理方法进行试 验后拉伸断口形貌像，呈正常断口形貌；（b)是没有采用此处理方法得到的熔融像。通过对 比，发现此法效果明显。
【主权项】
1. 一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 将正负极两根热电偶丝用点焊机焊接在试样上，在焊点处裸露的热电偶丝上套石英 管； 2) 将板带拉伸试样的两端分别装具一套夹具； 3) 将氮气瓶口直接连接至热模拟机试样室进气阀，瓶口安装气体流量计;将试样WlO °C/s升溫到1200°C，保溫5分钟，W5°C/s降溫至拉伸溫度，在拉伸溫度保溫10分钟，停止抽 真空，打开试样室进气阀存入氮气，控制一定流量，开始进行拉伸； 4) 当试样出现缩颈部，且功率角波动范围A >30°，将thermal按钮按灭，手动停止加热 回路，同时手动控制stroke拉伸试样，拉断即可，防止试样由于断裂时大电阻瞬间产生的大 量焦耳热量而使得试样断口烙化。2. 根据权利要求1所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，所述石 英管直径为0.5~1. Omm，长度等于热电偶丝焊接端裸露部分。3. 根据权利要求1所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，所述夹 具由两个梯形块组成，为了使夹具产生更紧的夹持力，特在两梯形对接错口安装有银齿夹 片，同时为了保证拉伸夹持力，拉伸试样两端外延出夹具10mm，外延部分留有销钉孔，可W 插入销钉。4. 根据权利要求1所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，氮气纯 度〉99〇/〇。5. 根据权利要求1所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，氮气流 量为3~4升/小时。6. 根据权利要求1所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，手动控 制stroke拉伸的速率与程序控制的速率满足7. 根据权利要求2所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，所述银 齿夹片用两螺丝钉牢固梓紧在梯形夹具上;银齿夹片按照2mm、3mm、4mm等不同厚度加工，根 据不同的板材厚度选用合适厚度的银齿夹片。8. 根据权利要求2所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，所述银 齿夹片两侧为银齿，银齿片中间是平板，1觸庙)：1砸:1觸(右)=1:1:1。9. 根据权利要求2所述的一种防止拉伸试样断口烙化的处理方法，其特征在于，所述银 齿夹片选用304不诱钢作为基材。
【专利摘要】本发明涉及一种防止拉伸试样断口熔化的处理方法，特别是在热模拟试验机上进行高温板带拉伸试验。将热电偶丝套石英管作保护，板带拉伸试样的两端分别装具一套夹具，在保护气氛下，开始进行拉伸，当试样出现缩颈部，且功率角波动范围Δ＞30°，将thermal按钮按灭，手动停止加热回路，同时手动控制stroke拉伸试样，拉断即可。本发明由于对试样在断裂时进行了断电处理，防止试样由于断裂时大电阻瞬间产生的大量焦耳热量而使得试样断口熔化，致使无法观察形貌特征，改变了原有试验在高温条件下试样频繁发生断口熔化的状况，提高了试验成功率，降低试验成本，操作简便易行。
【IPC分类】G01N3/18, G01N3/04
【公开号】CN105651617
【申请号】
【发明人】李丽荣, 罗龙, 刘素霞, 范秀凤, 张利文, 陈义胜
【申请人】内蒙古科技大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月31日