對幾種金屬材料彎曲試驗標準的對比和研究

　　機械零件或建筑結構在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì )承受不同形式和大小的外力,為充分揭示材料的力學(xué)行為和性能特點(diǎn),還常常采用拉伸、扭轉、彎曲、壓縮等不同加載方式的試驗方法,以充分反映材料在不同應力狀態(tài)下的力學(xué)行為和性能特點(diǎn)。作為一種重要的測定金屬材料承受彎曲塑性變形能力的試驗方法,彎曲試驗在金屬制品出廠(chǎng)檢驗以及監督檢驗中被廣泛應用。在日常的檢驗過(guò)程中,由于材料類(lèi)別、形狀的不同、彎曲角度及彎曲形式的不同,彎曲試驗方法也各有不同。為實(shí)驗室常見(jiàn)的彎曲試驗機,其中圖1為三點(diǎn)彎曲試驗機,圖2為鋼筋彎曲試驗機。

　　1.三點(diǎn)彎曲試驗機

　　2.鋼筋彎曲試驗機

　　對幾種常用的金屬材料彎曲試驗方法進(jìn)行對比和研究,包括：《GB/T232-2010金屬材料彎曲試驗方法》、《GB/T235-2013金屬材料薄板和薄帶反復彎曲試驗方法》、《GB/T238-2013金屬材料線(xiàn)材反復彎曲試驗方法》、《GB/T244-2008金屬管彎曲試驗方法》、《GB/T2653-2008焊接接頭彎曲試驗方法》、《GB/T28900-2012鋼筋混凝土用鋼材試驗方法》、《GB/T15825.5-2008金屬薄板成形性能與試驗方法第5部分：彎曲試驗》、《YB/T5126-2003鋼筋混凝土用鋼筋彎曲和反向彎曲試驗方法》和《YB/T5349-2014金屬材料彎曲力學(xué)性能試驗方法》等9個(gè)標準,以期更好地掌握不同的彎曲試驗方法的側重點(diǎn)和適用性,對實(shí)際的試驗過(guò)程中起到更好的指導作用,獲得更加可靠準確的試驗數據。

　　1適用材料

　　彎曲試驗方法按照材料種類(lèi)不同分為金屬薄板和薄帶材、金屬管材、金屬焊接接頭、鋼筋或者型鋼等產(chǎn)品類(lèi)型。除不適用金屬管材和金屬焊接接頭等材料,GB/T232適用于薄板材、薄帶材以及鋼筋、型鋼等金屬材料相關(guān)產(chǎn)品標準規定試樣的彎曲試驗,適用范圍較為廣泛。各種產(chǎn)品由其相應具體彎曲試驗方法標準規定進(jìn)行試驗。金屬薄板和薄帶產(chǎn)品按照標準GB/T235-2013的要求進(jìn)行試驗；金屬線(xiàn)材反復彎曲試驗采用GB/T238-2013標準進(jìn)行；對于焊接接頭的彎曲試驗方法采用GB/T2653-2008標準要求進(jìn)行；鋼筋混凝土用鋼材試驗方法采用GB/T28900-2012標準要求；金屬薄板成形性能中彎曲試驗采用GB/T15825.5-2008進(jìn)行性能參數的測定；鋼筋混凝土用鋼筋的彎曲和反向彎曲采用YB/T5126-2003標準要求進(jìn)行測定；YB/T5349-2014標準采用三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲方法測定彈性直線(xiàn)斜率、規定塑性彎曲強度、規定殘余彎曲強度、抗彎強度、斷裂撓度等參數。

　　2試樣制備

　　對于GB/T232標準來(lái)說(shuō),試樣制備通常按相關(guān)的產(chǎn)品標準來(lái)執行,如未規定,則按照GB/T2975的要求來(lái)制備,試樣寬度和厚度也應按照相關(guān)產(chǎn)品標準的要求；對于GB/T235標準來(lái)說(shuō),試樣的尺寸要求為：厚度為產(chǎn)品的厚度,寬度為機加工取樣,寬度范圍控制在20mm到25mm的范圍內,若試樣寬度大于25mm,可協(xié)商采用其它寬度,試樣長(cháng)度約150mm；GB/T238標準規定試樣應盡可能平直,必要時(shí)可以用手矯直,而線(xiàn)材采用原試樣；GB/T244標準規定試樣應為金屬直管一部分,試樣長(cháng)度以滿(mǎn)足試驗要求為準；GB/T2653標準規定試樣的制備應不影響母材和焊縫金屬性能,標準對于厚度和寬度的要求根據正彎、背彎、側彎、縱向彎曲的不同作出具體的規定；GB/T28900標準規定從符合交貨狀態(tài)的鋼筋產(chǎn)品上制取,從盤(pán)卷上制取的試樣,可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的彎曲矯直,并確保最小的塑性變形；GB/T15825.5標準推薦采用寬度50mm±0.5mm,長(cháng)度150mm±2.0mm的條形試樣；GB/T5126標準規定試樣應保留原軋制表面,并應平直,試樣長(cháng)度以滿(mǎn)足試驗要求為準；YB/T5349標準規定試樣形狀和尺寸按照相關(guān)產(chǎn)品標準或協(xié)議規定。

　　3試驗程序

　　GB/T232標準采用三點(diǎn)彎曲試驗方法,試驗速率應為(1±0.2)mm/s；GB/T235標準和GB/T238標準規定試樣進(jìn)行反復彎曲,每秒應不超過(guò)一次,彎曲時(shí)平穩無(wú)沖擊；GB/T244標準規定在彎曲過(guò)程中彎管試驗機將不帶填充物的管試樣彎曲,試驗時(shí)應確保試樣彎曲變形段與金屬管彎芯緊密接觸,直至達到規定的彎曲角度,若有焊縫,則焊縫應置于與彎曲平面呈90°的位置；GB/T2653標準規定應根據彎曲部位及彎曲方式不同來(lái)進(jìn)行彎曲,彎曲采用三點(diǎn)彎曲方法,彎曲角度按相關(guān)的產(chǎn)品標準規定執行；GB/T28900標準規定試樣應在彎芯上彎曲,彎曲角度和彎芯直徑應符合相關(guān)產(chǎn)品標準規定；GB/T15825.5標準采用三點(diǎn)彎曲法,采用一系列具有不同底部弧面半徑的凸模,按規定彎曲角度,檢查其變形區外側表面是否有產(chǎn)生裂紋或顯著(zhù)凹陷；GB/T5126標準規定試樣應繞彎曲圓弧面(彎心)進(jìn)行彎曲和反向彎曲,彎曲角度和彎曲圓弧面(彎心)直徑應符合相關(guān)產(chǎn)品標準要求,彎曲速度應不大于20°/s；YB/T5349標準采用三點(diǎn)彎曲試驗裝置或者四點(diǎn)彎曲試驗裝置來(lái)進(jìn)行試驗,測定彈性直線(xiàn)斜率、規定塑性彎曲強度、規定殘余彎曲強度、抗彎強度、斷裂撓度等參數。

　　圖3為牌號為Q235、厚度為10mm的鋼板試樣的彎曲試驗后的試樣圖片。將此鋼板樣品按照《GB/T232-2010金屬材料彎曲試驗方法》[8]標準要求進(jìn)行試樣制備,制得試樣寬度為20mm,厚度即為試樣的厚度,彎曲試驗的彎芯即為試樣的厚度10mm,彎曲角度為180°,彎曲試驗速率設置為1mm/s。試驗過(guò)程按照GB/T232-2010的標準要求進(jìn)行彎曲試驗操作,在試驗結束后,用肉眼觀(guān)察試樣的表面(鍍鋅層表面不作為考察表面),發(fā)現金屬受彎曲部位表面無(wú)裂紋產(chǎn)生,樣品彎曲試驗符合GB/T232-2010的標準要求。

　　3鋼板彎曲試驗后形貌

　　4結果評定

　　GB/T232標準規定應按照相關(guān)產(chǎn)品標準的要求評定彎曲實(shí)驗結果。如未規定具體要求,彎曲試驗后不適用放大儀器觀(guān)察,試樣彎曲外表面應無(wú)可見(jiàn)裂紋評定為合格；GB/T235和GB/T238標準規定連續試驗至相關(guān)產(chǎn)品標準中規定的彎曲次數,或者連續試驗至試樣*斷裂為止,試樣斷裂的最后一次彎曲不計入彎曲次數；GB/T244標準規定對彎曲試驗結果的說(shuō)明應依據相關(guān)產(chǎn)品標準的要求。當產(chǎn)品標準中未做規定時(shí),在不適用放大鏡的情況下,如果無(wú)可見(jiàn)裂紋,應評定為合格；GB/T2653標準規定,彎曲結束后,試樣的外表面和側面都應該進(jìn)行檢驗,應依據相關(guān)標準對彎曲試樣進(jìn)行評定并記錄,除非另有規定,在試樣表面上小于3mm長(cháng)的缺欠應判為合格；GB/T28900標準規定彎曲試驗應根據相關(guān)的產(chǎn)品標準的規定進(jìn)行判定,當產(chǎn)品標準沒(méi)有規定時(shí),若彎曲試樣無(wú)目視可見(jiàn)的裂紋,則判定該試樣為合格；GB/T15825.5標準要求計算出最小相對彎曲半徑Rmin/t以及平均最小相對彎曲半徑Rmin/t,計算結果保留一位小數；GB/T5126標準規定,試驗完成后應仔細觀(guān)測試樣,若無(wú)目視可見(jiàn)的裂紋,則判定為合格；YB/T5349標準依據相應的性能測定程序,得出彈性直線(xiàn)斜率、規定塑性彎曲強度、規定殘余彎曲強度、抗彎強度、斷裂撓度等,并將試驗結果數值按照相關(guān)產(chǎn)品標準的要求進(jìn)行修約,如未規定具體要求,應使用GB/T8170規定的方法進(jìn)行修約。

　　5結論

　　對比了九個(gè)常用的金屬材料彎曲試驗方法的方法標準的具體要求,對各個(gè)方法標準所適用的材料類(lèi)型、試樣制備過(guò)程、試驗程序和結果評定等方面進(jìn)行了對比和總結?？梢钥闯?在實(shí)際的檢驗或研究過(guò)程中,操作者應按照不同的材料種類(lèi)以及不同的參數測定要求來(lái)選擇不同的彎曲方法標準,并嚴格按照標準的要求來(lái)進(jìn)行試樣的制備和試驗的操作,并根據標準判定要求來(lái)進(jìn)行試驗結果判定。這對在實(shí)際試驗過(guò)程中彎曲試驗標準的選擇和試驗操作關(guān)鍵點(diǎn)的控制起到了指導作用。