電子汽車衡蠕變試驗(yàn)方法及步驟

電子汽車衡蠕變試驗(yàn)方法及步驟

1  范圍

1.1 本程序適用于外貿(mào)產(chǎn)品用電子汽車衡在恒定拉伸負(fù)荷及一定溫度下測定作為時間函數(shù)的

變形量的測量方法（蠕變試驗(yàn)）。本程序也包括對試驗(yàn)設(shè)備的基本要求。

2  參考資料

2.1 ASTM標(biāo)準(zhǔn)：E4 試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)方法

E6 力學(xué)試驗(yàn)方法相關(guān)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)定義

E83 引伸計的校驗(yàn)和分級標(biāo)準(zhǔn)方法

E139金屬材料的蠕變、蠕變—斷裂和持久強(qiáng)度試驗(yàn)的推薦標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

E1012 試樣在拉伸載荷下校正同軸度的方法

2.2 其它標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 2039 金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方

3  術(shù)語

3.1 定義

在ASTM  E6定義的第E節(jié)中給出與蠕變試驗(yàn)相關(guān)的定義和術(shù)語。與力學(xué)性能試驗(yàn)方法相關(guān)的術(shù)語，

適用于本程序中使用的術(shù)語。僅用于本程序的特定術(shù)語，按下面規(guī)定的意義使用。

3.2 術(shù)語

3.2.1 軸向應(yīng)變－指離試樣軸線等距離處在兩相對側(cè)面測量的變形平均值。

3.2.2 彎曲應(yīng)變－是試樣表面應(yīng)變與軸向應(yīng)變之差。通常它圍繞著沿試樣平行距部分而逐點(diǎn)發(fā)生改變。

3.2.2.1 zui大彎曲應(yīng)變－是試樣平行距部分內(nèi)彎曲應(yīng)變的zui大值。

它可根據(jù)在兩個不同縱向位置從三個圓周部位測出的應(yīng)變值計算出來。

3.2.3 蠕變－指在施加一個保持恒定的負(fù)荷以后發(fā)生的與時間有關(guān)的應(yīng)變。

3.2.4 蠕變試驗(yàn)的目的：在通常低于試驗(yàn)期間引起斷裂的應(yīng)力下測量所產(chǎn)生的蠕變和蠕變速度，因?yàn)閦ui大的變形量只有百分之幾，因此需要靈敏的引伸計。

4  設(shè)備

4.1 試驗(yàn)機(jī)

4.1.1 試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確度應(yīng)在ASTM E4“試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)方法"中規(guī)定的允許范圍內(nèi)，并按照周期要求每年進(jìn)行一次檢定。

4.1.2 應(yīng)注意保證負(fù)荷盡可能沿軸線施加于試樣上。要得到*的軸向?qū)χ惺抢щy的，特別是當(dāng)拉桿和引伸桿穿過爐子端部填料的情況下，但是，試驗(yàn)機(jī)和夾具應(yīng)能對加工的試樣加荷，從而使zui大彎曲應(yīng)變不超過軸向應(yīng)變的10％，這是根據(jù)試驗(yàn)機(jī)所檢定的zui低負(fù)荷和零負(fù)荷時的應(yīng)變讀數(shù)計算的。

注1——這一要求是為了限制試驗(yàn)設(shè)備引起試驗(yàn)期間發(fā)生過大的彎曲。據(jù)認(rèn)為，即使采用檢定合格的設(shè)備由于試樣裝卡不緊而發(fā)生方向改變、個別試樣缺乏對稱性、來自于爐子填料和熱電偶絲的側(cè)向力等等。也都可能使各次試驗(yàn)產(chǎn)生不同百分?jǐn)?shù)的彎曲應(yīng)變，目前可得到的一些數(shù)據(jù)表明，除特殊情況外，彎曲應(yīng)變對試驗(yàn)結(jié)果的影響不足以需要對每個進(jìn)行試驗(yàn)的試樣測量彎曲應(yīng)變。

4.1.2.1 當(dāng)對脆性材料作試驗(yàn)時，即使是10％的彎曲應(yīng)變，也會引起比改善同軸度時所能獲得的強(qiáng)度要低。在此情況下，可以明確規(guī)定對作試驗(yàn)的試樣進(jìn)行彎曲應(yīng)變的測量，并且把允許的幅度限定在較小的數(shù)值內(nèi)。

4.1.2.2 通常，設(shè)備在高溫下測定zui大彎曲應(yīng)變是不容易實(shí)現(xiàn)的。

試驗(yàn)設(shè)備可以在室溫下測量同軸度來加以檢定。

測量設(shè)備的同軸度時，試樣的形狀應(yīng)同高溫試驗(yàn)時用的相同。試樣的同軸度應(yīng)當(dāng)盡量接近滿意的程度，整個平行距部分僅允許發(fā)生彈性變形，這個要求可能需用不同的高溫試驗(yàn)時所用的材料。

4.1.2.3 試驗(yàn)方法ASTM E1012或等效試驗(yàn)方法可以利用圍繞圓形橫截面試樣的試驗(yàn)部分等距離處放置四個電阻應(yīng)變儀測量每個縱向位置的應(yīng)變。

4.1.2.4 應(yīng)在室溫下于安裝好的試驗(yàn)機(jī)、拉桿和夾具上在試驗(yàn)前進(jìn)行同軸度測量。

夾具和拉桿在高溫反復(fù)使用中會氧化、翹曲和蠕變。這可能導(dǎo)致彎曲應(yīng)力的增加。因此，夾具和拉桿應(yīng)定期的做軸向性重復(fù)試驗(yàn)，必要時應(yīng)重新加工。

4.1.3 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)配有調(diào)整試樣伸長的裝置以使負(fù)荷保持在

4.1.1規(guī)定的范圍內(nèi)。

試樣的伸長不應(yīng)使加荷系統(tǒng)產(chǎn)生超過

4.1.2規(guī)定范圍的加荷偏心度。

調(diào)整機(jī)構(gòu)應(yīng)避免引入震動負(fù)荷以及由于加荷系統(tǒng)的摩擦或慣性而產(chǎn)生的過載或?qū)υ嚇邮┘拥呐ぞ亍?/span>

4.1.4 試驗(yàn)機(jī)的安裝應(yīng)保證不受外界引起的震動載荷沖擊的影響。

應(yīng)有措施保證當(dāng)一個試樣斷裂時，傳遞至鄰近的試驗(yàn)機(jī)和試樣的沖擊減至zui小。

4.2 加熱裝置

4.2.1 加熱試樣的裝置和方法應(yīng)能滿足9.3.4中規(guī)定要求所需的溫度控制，加荷后每24小時內(nèi)人工調(diào)節(jié)不超過一次。

4.2.2 應(yīng)在大氣壓的空氣中用電阻爐或輻射爐加熱試樣，除非事先有協(xié)議規(guī)定在其它介質(zhì)中加熱。

注2—試樣試驗(yàn)時介質(zhì)對試驗(yàn)結(jié)果有很大影響，雖然其它因素也可能影響試驗(yàn)結(jié)果，但性能受到試驗(yàn)過程

中氧化或腐蝕的影響特別明顯。

4.3 溫度測量裝置

4.3.1 測量溫度的方法必須足夠靈敏和可靠，以保證試樣溫度位于9.3.4規(guī)定的范圍內(nèi)。

4.3.2 應(yīng)使用與電位差計或毫伏計相連接的熱電偶測量溫度。

注3—這種測量有兩種誤差：熱電偶校驗(yàn)誤差和儀器測量誤差首先引起準(zhǔn)確測溫的誤差；其次，熱電偶和測量儀器可能隨時間而變化。用熱電偶測溫通常遇到的誤差包括：檢定誤差及使用中由于污染或變質(zhì)而引起的檢定值的漂移、導(dǎo)線誤差、固定在試樣上的方法、直接熱輻射到熱接點(diǎn)以及沿?zé)犭娕季€的熱傳導(dǎo)等而引起的誤差。

4.3.3 應(yīng)當(dāng)用檢定好的熱電偶進(jìn)行溫度測量，對于賤金屬熱電偶，應(yīng)從每批熱電偶絲中取代表性的熱電偶進(jìn)行檢定。

除暴露在較低溫度下的以外，賤金屬熱電偶再次使用時會產(chǎn)生誤差，除非初次使用時插入深度和溫度梯度重復(fù)出現(xiàn)。因此，賤金屬熱電偶應(yīng)當(dāng)用有代表性的熱電偶進(jìn)行檢定，而不應(yīng)檢定實(shí)際測量試樣溫度的熱電偶。在熱區(qū)使用過的熱電偶絲不剪斷并重新焊接的賤金屬熱電偶不應(yīng)重新使用。

在較低溫度下使用之后，如不采取以上措施，任何再次使用的賤金屬熱電偶都應(yīng)附上重新檢定的數(shù)據(jù)以表明熱電偶沒有過度的受到使用條件的影響。

4.3.3.1 電子汽車衡熱電偶由于污染等原因也會產(chǎn)生誤差，因此應(yīng)定期（半年）檢定。在高溫下使用時，應(yīng)注意使熱電偶保持清潔。

4.3.3.2 使用過程中測量熱電偶檢定值的漂移是困難的，當(dāng)試驗(yàn)過程中漂移成為一個問題時，應(yīng)想辦法在試驗(yàn)過程中檢驗(yàn)試樣上熱電偶的讀數(shù)。為了可靠的檢定使用過的熱電偶，進(jìn)行再次校準(zhǔn)時，必須使試驗(yàn)爐的溫度梯度重復(fù)出現(xiàn)。

4.3.4 溫度測量、控制和記錄儀表，應(yīng)該定期用二級標(biāo)準(zhǔn)儀表、如精密電位差計進(jìn)行檢定。

導(dǎo)線的誤差應(yīng)當(dāng)放在正常使用位置的導(dǎo)線進(jìn)行檢查。

4.3.4.1 溫度測量儀的校準(zhǔn)周期為13周(3個月)。

4.4 引伸計系統(tǒng)

4.4.1 變形測量設(shè)備的靈敏度和準(zhǔn)確度應(yīng)適于在滿足數(shù)據(jù)應(yīng)用所要求的精度下確定蠕變數(shù)據(jù)。變形測量儀（LVDT）應(yīng)在每次試驗(yàn)之前進(jìn)行校準(zhǔn)并記錄。

4.4.2 僅在試樣一側(cè)測量變形時，在小變形下，加荷的不同軸度通常足以引起較大的誤差。

因此，引伸計應(yīng)固定到試樣相對兩側(cè)并指示兩側(cè)的變形，報告的變形應(yīng)當(dāng)是兩側(cè)變形的平均值，它可以是儀器內(nèi)部機(jī)械或電信號平均值，或是兩個單獨(dú)讀數(shù)的數(shù)字平均值。

4.4.3 在可能條件下，引伸計應(yīng)安裝在試樣上，而不應(yīng)安裝在與試樣連接的任何承載部件上，因?yàn)橹虚g連接件和部件要產(chǎn)生很大的伸長，它與試樣自身的伸長不能準(zhǔn)確的分開。

4.4.4 當(dāng)安裝在試樣平行距部分的引伸計在試驗(yàn)過程中試樣橫截面減小時趨于松動。為此，引伸計可以安裝在試樣平行距部分兩端的機(jī)加工凸臺或肋帶上。

4.5 室溫控制

4.5.1 室溫應(yīng)該*恒定。這樣，試樣的溫度變化才不會超出9.3.4規(guī)定的范圍。

4.5.2 加荷時，只有當(dāng)室溫處在±5F（3℃）以內(nèi)時才能記錄引伸計的讀數(shù)，否則應(yīng)對引伸計讀數(shù)進(jìn)行校正。如果確認(rèn)室溫的變化不會引起引伸計讀數(shù)的變化，則可不進(jìn)行修正。

5  人員和培訓(xùn)

5.1 試驗(yàn)人員必須經(jīng)過專門的培訓(xùn)，培訓(xùn)程序參照人力資源部的有關(guān)文件，每年上報一次培訓(xùn)計劃。

5.2 內(nèi)部培訓(xùn)主要是對ASTM E 139(現(xiàn)行有效版本)的貫標(biāo)及操作培訓(xùn)。培訓(xùn)由專業(yè)的技術(shù)人員對試驗(yàn)人員進(jìn)行。培訓(xùn)應(yīng)包括特殊應(yīng)用方面的試驗(yàn)，每次的培訓(xùn)應(yīng)保留記錄。

5.3 試驗(yàn)人員應(yīng)該每年進(jìn)行一次視力檢查，并且有檢查記錄或復(fù)印件。

6  重復(fù)試驗(yàn)

6.1 重復(fù)試驗(yàn)和替代試驗(yàn)規(guī)則應(yīng)符合SAE AS7101的規(guī)定。(實(shí)質(zhì)上，只是由于試樣準(zhǔn)備不正確或試樣取樣部位不正確時才進(jìn)行替代試驗(yàn))

7  循環(huán)比較試驗(yàn)

7.1循環(huán)比較試驗(yàn)參照《循環(huán)對比實(shí)驗(yàn)管理程序》。

8 測試試樣

8.1 試樣的尺寸和形狀主要根據(jù)為獲得被研究材料的代表性試樣的要求而定.除非另有規(guī)定，試樣的尺寸和形應(yīng)符合GB/T 2039(eqv ISO 204)中圖1的要求。

8.2 除非另有規(guī)定，材料應(yīng)按軋制方向切取試樣。

8.3 蠕變試驗(yàn)，希望平行距部分的長度與直徑之比值較大，以提高變形測量精度。

8.4 圓形橫截面試樣應(yīng)具有螺紋、凸臺或其它適于夾持的端部以滿足4.1.2的要求。

8.5 試驗(yàn)前測試人員應(yīng)目視檢查試樣表面有無損傷，若表面有損傷和缺陷仍要進(jìn)行試驗(yàn)必須經(jīng)有關(guān)方的認(rèn)同，并詳細(xì)記錄加以注明。

9 試驗(yàn)步驟

9.1 橫截面積的測量按ASTM E8方法中的規(guī)定測定試樣平行距部分的zui小橫截面積。

9.2 清洗試樣

將試樣的平行距部分以及與夾具接觸的部分仔細(xì)的在清潔的酒精、丙酮或其它不影響試驗(yàn)金屬的適當(dāng)溶劑中清洗。

9.3 溫度控制

9.3.1 按照ASTM E633“熱電偶測量接點(diǎn)的制備"焊接熱電偶接點(diǎn)。

9.3.2 把熱電偶安裝到試樣上時，熱電偶接點(diǎn)必須與試樣緊密接觸，并且屏蔽輻射。對于特定的加熱爐和試驗(yàn)溫度，由未屏蔽的接點(diǎn)與插入試樣孔內(nèi)的接點(diǎn)所測出的溫度，其差值如果不超過9.3.4列出的偏差范圍的一半，則可以不用屏蔽。熱電偶的接點(diǎn)應(yīng)盡可能小，并且不發(fā)生短路（接頭后面的熱電偶線扭結(jié)，就會發(fā)生這種情況）

。加熱區(qū)中的熱電偶通常應(yīng)當(dāng)加上絕緣的瓷套管。

如果在熱區(qū)用其它的電絕緣材料，則應(yīng)仔細(xì)檢查電絕緣性能在高溫下是否能得到保護(hù)。

9.3.3 當(dāng)平行距部分的長度等于或大于2英寸（50毫米）時，試樣上至少要綁兩支熱電偶，在此長度的兩端各綁一支。當(dāng)長度等于或超過兩英寸時，應(yīng)在中部增加第三支熱電偶。

9.3.4 在加荷前及試驗(yàn)過程中，指示溫度與標(biāo)稱試驗(yàn)溫度之差，不得超出下列范圍：

≤1800F（1000℃），±3℉（±2℃）＞1800F（1000℃），±5℉（±3℃）

9.3.5 加熱時的溫度過沖不應(yīng)超過上述范圍。對加熱爐的加熱特性和溫度控制系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行研究。以確定限制瞬間超溫所需的輸入功率、溫度定值、比例式控制調(diào)節(jié)器和控制熱電偶的位置。在進(jìn)行zui終調(diào)節(jié)以前，希望能把加熱爐穩(wěn)定在標(biāo)稱試驗(yàn)溫度以下10-50℉。應(yīng)在報告中注明任何超溫的度數(shù)和持續(xù)時間。

9.3.6 開始試驗(yàn)以前，應(yīng)在到溫后保持一段時間，以保證試驗(yàn)的溫度達(dá)到平衡，并保證溫度可以保持在9.3.4規(guī)定的范圍內(nèi)。除另有規(guī)定，此保持時間不應(yīng)少于一小時。在試驗(yàn)報告中應(yīng)說明達(dá)到試驗(yàn)溫度的時間及加荷前保溫的時間。

9.3.7 由任何故障引起試樣高出9.3.4規(guī)定的范圍，則試驗(yàn)應(yīng)報廢，并需要重新試驗(yàn)。

由于故障造成試驗(yàn)的溫度低于9.3.4規(guī)定范圍時，試驗(yàn)也因此可能報廢并需要重新試驗(yàn)。溫度低于標(biāo)稱溫度，

會使蠕變速度減小和斷裂時間延長，這兩個特性對試驗(yàn)溫度都很敏感。

低溫一般不會像超溫那樣損傷試樣，超溫則會使蠕變大大加速。因此，僅在低溫所處的時間明顯影響試驗(yàn)結(jié)果時，才作為重新試驗(yàn)的理由。

注4—對大多數(shù)材料，在應(yīng)力下的冷卻和重新加熱對以后的蠕變性能影響很小，只要冷卻和加熱的時間不

太長。在中途偶然降溫以后，只要知道被試驗(yàn)材料不會受到這種做法的影響，可以把試樣加熱到原來的試

驗(yàn)溫度，并把試驗(yàn)做完。報告中應(yīng)說明試驗(yàn)曾在應(yīng)力下冷卻及加熱而中斷過。

9.4 將試樣裝到試驗(yàn)機(jī)上時應(yīng)注意不要引起非軸向力，例如，螺紋接頭不應(yīng)擰到螺紋的末端或擰到底。如果螺紋配合不緊，可輕輕在試樣上加荷，并人為的使其在橫向移動，并使其停留在活動范圍的中心。如果爐口要填塞，不可太緊，以免引伸桿或拉桿發(fā)生位移，或使其運(yùn)動受到限制。

9.5 試驗(yàn)過程中的變形測量

9.5.1 根據(jù)定義，蠕變試驗(yàn)要求測定施加滿負(fù)荷瞬間和其后的變形。

從零負(fù)荷到施加滿負(fù)荷瞬間的變形變化，也應(yīng)記錄。

9.5.2 在試驗(yàn)過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多次變形測量，以便適當(dāng)確定時間—變形（蠕變）曲線。通常要求在加速的*階段蠕變期間，比第二階段蠕變期間讀數(shù)多取一些，變形讀數(shù)的間隔不得超過24小時或予以試驗(yàn)時間的1％，以其中較長者為準(zhǔn)。如果缺少一天讀數(shù)而不影響試驗(yàn)結(jié)果，則在星期天或假日允許不取讀數(shù)。

9.5.3 卸荷過程中變形測量與*階段蠕變期間要求一樣，比第二階段蠕變期間讀數(shù)多取一些。

9.6 加荷與卸荷步驟

9.6.1 試樣加熱以前和加熱過程中，可施加試驗(yàn)負(fù)荷的一小部分（不超過10％），這樣做可以使得由于堵塞加熱爐和熱電偶導(dǎo)線的側(cè)向力所引起的試樣和負(fù)荷拉桿位移減小，從而改善加荷的軸向性。

9.6.2 加荷方式應(yīng)避免由于慣性引起負(fù)荷過載。

負(fù)荷可以增量遞加，在兩個增量之間取變形讀數(shù)，以提供加荷時的應(yīng)力—變形數(shù)據(jù)。施加負(fù)荷所用的時間在這些限度內(nèi)盡可能縮短。

9.6.3 在試驗(yàn)結(jié)束時測量卸荷時的瞬時收縮來確定總伸長中的彈性部分。

9.6.4 如果一次試驗(yàn)由于某種原因而中斷了，那么要在試驗(yàn)報告中記錄重新開始試驗(yàn)時的各種情況。在試驗(yàn)時要減少載荷增量來防止試樣的超載。

10  結(jié)果的計算

10.1 應(yīng)力

報出的應(yīng)力值應(yīng)等于施加到試樣上的恒定軸向負(fù)荷值除以試驗(yàn)前在室溫下測量的zui小橫截面積。 

10.2 變形

10.2.1 將伸長除以試樣加荷前在室溫下測出的引伸計標(biāo)距來計算變形。對于各種變形測量所用的伸長定義見第

3節(jié)，所采用的引伸計標(biāo)距取決于引伸計連接點(diǎn)的位置。

10.2.2 如果引伸計連接到試樣平行距部分，則引伸計的標(biāo)距為連接點(diǎn)之間的距離。

10.2.3 當(dāng)引伸計附著于試樣凸臺時，這樣記錄的測量值包括過渡圓弧和凸臺到引伸計連接點(diǎn)之間的變形。對于這個附加的變形，希望加以修正。

10.3 蠕變曲線的表征

10.3.1繪出蠕變或總塑性變形——時間曲線。如果曲線在減速區(qū)后出現(xiàn)加速區(qū)，則通常在zui小斜率處對曲線作切線，此切線與蠕變曲線重合的線段稱為第二蠕變區(qū)。從該曲線可得到下列結(jié)果：

10.3.1.1 zui小蠕變速率；

10.3.1.2 切線與變形軸在時間為零時的截距；

10.3.1.3 第二蠕變階段開始的時間；

10.3.1.4 第二蠕變階段結(jié)束的時間。

11. 報告和試驗(yàn)室記錄

11.1即使兩個試樣的技術(shù)條件相同，可是一個試樣的zui小蠕變速度和斷裂時間的數(shù)值可能比另一個試樣大幾倍。

所以，對材料的敘述應(yīng)當(dāng)盡可能完備，報告中應(yīng)盡可能包括下列資料。

11.2合金類型。

11.3試樣尺寸：

11.3.1 圓形橫截面—測量直徑

11.3.2 平行距部分的長度。

11.3.3 凸臺之間的標(biāo)距長度（如果采用的話）。

11.3.4 引伸計、平行距部分和凸臺之間的連接。

11.4加熱方法。

11.5試驗(yàn)溫度，℉（℃）。

11.6應(yīng)力，ksi（MPa）。 

11.7 加荷時的總變形；

11.8 卸負(fù)荷時的彈性收縮；

11.9 測試持續(xù)時間：小于或等于100小時的持續(xù)時間，修約到0.1小時的測試精度，超過100小時的持續(xù)時間，修約到1小時的測試精度。如果測試有中斷情況，那么將此情況記錄在報告中。

11.10  

在試驗(yàn)時間段內(nèi)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的平均溫度。

11.11  

試驗(yàn)溫度變化范圍的允許變化極限。報告出每個時間段內(nèi)的全部的溫度值，zui高和zui低溫度記錄值。

11.12 在試樣周圍不是大氣壓下空氣的其它介質(zhì)；

11.13加荷前的保溫時間，如果可能的話，到達(dá)試驗(yàn)溫度的時間和保溫時間；

11.14 試驗(yàn)機(jī)的資料；

11.14.1 制造者，型號，測試載荷量（噸位）。

11.14.2 檢定號；

11.15 引伸計資料

11.15.1引伸計的制造廠和級別、型號，安裝部位之間的距離和安裝位置（平行距部分、凸臺或夾具），所用的引伸計標(biāo)距（如果不是安裝在平行距部分的話）。

11.16溫度測量設(shè)備的資料：

11.16.1溫度測量儀器的制造廠和型號；

11.16.2 溫度控制器的制造廠和型號；

11.16.3 熱電偶的數(shù)目，熱電偶材料、熱電偶絲的尺寸及固定在試樣上的方法及屏蔽；