隨著機械制造工藝技術(shù)及裝備的發(fā)展，越來越多的單位采用線切割加工方式制備拉伸試樣，切割后的拉伸試樣直接進行拉伸試驗，其拉伸試驗結(jié)果與銑削加工試樣的拉伸試驗結(jié)果有較大偏差。GB/T 228.1—2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》中對此類試樣的制備沒有明確的要求，只是要求“應(yīng)避免產(chǎn)生表面加工硬化及熱影響改變材料的力學(xué)性能”。來自上海梅山鋼鐵股份有限公司 制造管理部的朱紅丹和張斌兩位研究人員通過比較不同加工方式得到的拉伸試樣的拉伸試驗結(jié)果，分析了線切割加工方式對材料拉伸試驗結(jié)果的影響，并提出了一些建議來消除這些影響。
由表1可知，兩個試驗室的結(jié)果誤差很小，基本可認為兩個試驗室的檢測能力一致。不同加工方式加工的SAPH440酸洗板試樣的拉伸試驗結(jié)果見表2。 分析與討論 由表2可知，銑削加工的拉伸試樣的強度比線切割加工的拉伸試樣的強度略高。為進一步驗證線切割加工方式對拉伸試樣強度的影響，設(shè)計如下試驗方案，在SPHC酸洗板中部連續(xù)切取樣板3塊，銑削加工成平行長度部分寬度為25mm的樣板，中間一塊再用線切割方式加工成平行長度部分寬度為20mm的試樣，在同一臺試驗機上進行拉伸試驗。試驗結(jié)果表明線切割加工后拉伸試樣的抗拉強度下降了17 MPa。說明線切割加工方式對不同性能的材料的影響可能不同，但都會對材料的性能測試結(jié)果產(chǎn)生影響，這與線切割加工方式的原理有關(guān)，不論線切割的設(shè)備如何，其原理都是通過高溫熔化金屬使金屬分離。 為研究線切割的影響程度，增加了高強度鋼板的比對試驗，試驗選取抗拉強度為600MPa以上的S550MC酸洗板，采用和上述加工方法相同的加工方法對試樣進行加工，拉伸試驗結(jié)果見表3。 將上述3次比對的3組強度級別的試樣的強度變化進行相關(guān)分析，其散點圖如圖1所示。試驗選取的3種強度級別鋼板經(jīng)線切割方式加工拉伸試樣后，其強度都明顯降低，雖然因數(shù)據(jù)量較少，不能得出明顯規(guī)律，但從趨勢上表明了線切割加工方式對材料拉伸強度有不利影響。而影響程度應(yīng)該還與線切割的溫度以及冷卻等參數(shù)相關(guān)，該次試驗不涉及此。 為進一步了解線切割加工方式對材料的熱影響區(qū)范圍，將線切割試樣和銑削加工試樣用精密切割機切割后檢測樣板橫截面的硬度，并在顯微鏡下觀察其形貌。硬度測試結(jié)果見表4，形貌如圖2~圖5所示。 由圖2可知，線切割試樣邊部壓痕呈現(xiàn)一邊大一邊小的情況，說明該試驗材料各位置的硬度不同，且邊部硬度比試樣中部硬度明顯偏高。線切割試樣中部硬度壓痕比較均勻，如圖4所示。線切割割線附近硬度波動較大，從硬度測試結(jié)果來看，線切割試樣硬度從邊部到中部是降低的。 而銑削加工試樣邊部和中心部位的硬度無明顯的波動和變化，其微觀形貌也較為相似，如圖3和圖5所示。 圖3 銑削試樣邊部微觀形貌 圖5 銑削試樣中部微觀形貌 結(jié)論 線切割加工對金屬材料拉伸試樣的性能測試結(jié)果有一定的影響，會使強度降低。為避免對實際強度的誤判，如果用線切割方式加工拉伸試樣，應(yīng)去除線切割的熱影響區(qū)。 建議在GB/T 228.1—2010中明確給出線切割加工拉伸試樣的加工余量。
作者：朱紅丹，張斌
單位：上海梅山鋼鐵股份有限公司 制造管理部
來源：《理化檢驗-物理分冊》2024年第4期
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