探究金属材料力学性能检测试样的取样与制备

探究金属材料力学性能检测试样的取样与制备

高秋   马艳云   康元   徐昊    梁新福   孙皓彦

航天精工股份有限公司天津制造分公司  天津  300300

摘要：金属材料原有的力学性能，就是人们最为熟知的机械性能，是指金属材料在受到各种外力作用的影响下对于形变或者是破坏产生抵抗的一种能力，也是各种金属材料进行不同形状制造和设计的重要依据。通常而言，最为常用的机械性能指标包括了强度、硬度、冲击、韧性、塑性等各个方面[1]。为了保障金属材料的力学性能指标符合相关标准的具体要求，并为各种产品的制造提供基础支持。本文主要分析金属材料力学性能检测试样的取样与制备。

关键词：金属材料；力学性能；检测试样；取样制备

引言

检测试样是指在目标检测金属材料对象中切取合理数量的材料，在经过机床加工又或者是尚未经过机床加工但具备合格尺寸且满足具体实验工作要求的各种样品的统称。取样和制备工作是否能得到科学有效的落实将会对金属材料力学性能指标的检测结果产生明显影响。

1、金属材料样品制备质量控制的重要性

金属材料是工程材料的主体，其性能直接关系到社会经济发展和人的财产的安全，金属材料各项性能试验的结果实际上必须描述由化学成分、制造工艺和热处理等所有冶金因素决定的材料的基本特性，而不是根据试验因素，样品的准备是样品采集和样品试验之间的联系。金属样品的处理质量是影响测试结果的主要因素之一，如果样品处理不符合相关性能测试标准的要求，则即使其他条件更好地确定数据是否真实可靠，测试结果仍会失真，主要取决于代表性和可靠的样品，因此排除代表性样品并准备严格符合标准的样品， 为确保CNAS-CL01(ISO/IEC17025:2005)数据的准确性和真实性，以及检测和校准实验室认证指南和CNAS-CL19“金属材料测试实验室使用指南”提供了明确、详细的指导，用于管理样品并在样品处理技术实验室中准备样品，与标准的兼容性不仅是确保测试精度的关键要素，而且也是实验室关注和强调的问题[2]。

2、金属材料检测影响检测质量的主要因素

2.1环境因素影响

环境因素对于测量金属探测器的质量非常重要，最终的测试结果通常受到若干因素的影响，例如环境因素直接影响测试结果，导致金属材料测试过程中测试数据的差异，金属材料具有活性水分子化学性质，空气中的氧气和ph对金属的反应是环境因素， 不仅由于金属探测器的结果，而且还会影响金属材料的性能评估，例如空气中的水分子对金属的反应会导致材料本身的化学性质的改变，这不仅会使检测变得复杂，还会影响测试结果的真实性和准确性，为了确保金属材料测试的质量，相关的检验员必须更好地进行管理和监管，控制环境因素对测试结果的不利影响，从而为检测创造良好的环境。

2.2原材料的影响

金属材料的选择对于金属材料的测试结果可能会带来很大的风险，这些因素主要用于影响测试结果准确性的表面形状、大小和粗糙度，因此通常需要控制金属表面的形状不一致，而且没有人会考虑这些因素。金属表面的形状对金属测试结果影响不大，但可能会对金属未来的测试结果产生更大的潜在风险，并且金属尺寸也会影响测试结果。如果金属直径较小，则测试金属表面粗糙度时金属材料的拉伸强度和横截面收缩率可能会增加，但如果材料本身具有非塑性拉伸强度，并且在测试金属时断裂后拉伸强度会受到很大影响，则表面粗糙度对金属的测试结果影响较小[3]。

3、金属材料力学性能检测试样取样及制备分析

3.1取样基本要求及位置

为了保障金属材料力学性能检测结果的精准性，试样的取样需要以外观和尺寸符合相关标准要求的金属材料作为研究对象，具体的大小尺寸需要确保在经过机械加工处理之后能够生产出符合相关要求的试样。在完成试样加工处理之后，需要做出对应的标记，避免出现试样的混淆现象。有关金属材料取样的具体数量和方向需要结合现行的产品标准或者是供需双方共同商议决定。在针对金属材料力学性能指标试样进行取样的过程中，以钢板为例，其取样位置和方向需要以现行的产品规范或者是供需双方签订的合同内容规定作为出发点。在尚未针对取样位置给出规定的情况下，需要在钢板宽度数值1/4的位置上进行横向的样坯取样。如果双方已经协商好使用横向拉伸的试样取样方法，但却无法在钢板宽度数值1/4的位置上进行取样，试样中心可以适当的进行内移，并且需要尽可能的接近这一位置。在进行拉伸实验检测取样的过程中，具体的取样位置可以分为全截面的试样以及矩形式样和圆形式样[3]。

3.2弯曲形状的试样制备

有关金属材料力学性能指标检测过程中的弯曲试样制备，试样的具体宽度需要以我国现行相关的产品规范标准作为出发点进行加工.在产品规范没有给出相关标准的情况下，如果产品的宽度不大于20mm，试样的宽度需要以原产品的宽度数值为准，在宽度大于20mm的情况下，试样的宽度需要保持在19~21mm之间。有关金属材料力学性能指标的弯曲试样厚度或者是直径的确定，同样需要以我国现行相关产品规范的要求查询作为出发点。在尚未给出明确规定的情况下，板状、带状以及型材试样的厚度需要与产品原始厚度保持一致，在厚度超过25mm的情况下，需要通过合理的机械加工处理，确保其试样厚度能够维持在24~26mm之间，并保留一侧试样的原始表面。对于那些产品直径不大于30mm的材料，试样的横截面需要在维持不变的情况下将之作为原始的产品横截面

[4]。

3.3力学性能检验期间常见问题与解决对策

将金属材料转换为金属或产品时，通常需要更多的过程和过程，这些过程和过程可能会对金属材料的机械性能产生不同的影响，因此在金属材料上测试时通常使用成品检测方法，并且测试方法必须与完成金属材料的实际情况相结合，例如，层压材料作为测试统一材料拉伸时的主要工具，但实际上由于这些样品的厚度较低， 通常无法控制夹芯的强度，因此，为了避免在检查板类材料时出现这些问题，必须正确调整图案和夹芯之间的摩擦，将棉或橡胶包裹在螺纹数在2到3个轮之间的图案两端，并确保在金属制品制造过程中，棉或橡胶条可以直接插入套筒中。 易受材料特性影响的材料特性，因此需要在产品成型后组织测试，以准确反映根据产品特性进行合理选择时所应使用的材料的当前状态，例如，在胶条缠绕图案两端，可以在保持图案稳定和夹点正常拉伸的情况下将夹点插入到预包装的橡胶条中，而夹点丢失图案的可能性要低得多[5]。

结束语

金属材料的质量直接影响到成品的质量,优质的产品通过材料的加工来达到标准,从而可以认识到金属材料检验的重要性。但由于金属材料种类繁多,其检测方法多种多样,在检测过程中会产生各种问题,因此需要人员全面了解金属检测设备的工作原理,能够在有针对性的检测方法中选择不同种类的金属材料,并对每次检测出现的问题进行记录,积极寻求解决方案,积累经验。只有这样,才能为金属材料的测量数据的准确性奠定坚实的基础,同时推动金属产品的生产和新材料的开发。

参考文献：

[1]张颖，宋建丽，王毅，等.基于数字孪生技术的金属材料力学标准试样高通量制备与原位铸造性能测试系统[J].铸造技术，2022，43（2）：77-82.

[2]廉艳平，王潘丁，高杰，等.金属增材制造若干关键力学问题研究进展[J].力学进展，2021，51（3）：648-701.

[3]范纬世，李玲玲，李敬瑜.取样与加工对金属材料拉伸性能的影响研究[J].信息记录材料，2021，22（5）：22-23.

[4]宋子元.污染调查样品制备的质量保证与质量控制[J].中国标准化,2019(01):170-171.

[5]李彦军,陈彬,亓建,等.试样机加工对金属拉伸试验结果的影响[J].物理测试,2019,29(9):26-29.