扭绞试验检测
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发布时间:2025-07-04 09:55:30 更新时间:2025-07-03 09:55:30
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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扭绞试验是一种重要的力学性能检测方法,主要用于评估金属线材、电线电缆、细丝、弹簧钢丝以及其它细长状材料或制品在承受反复扭转应力作用下的性能表现。它模拟了材料在实际使用过程中可能遇到的扭曲变形工况,对于评价材料的塑性变形能力、韧性、均匀性以及抵抗扭转变形直至断裂的能力至关重要。该试验广泛应用于冶金、线缆制造、机械、航空航天、医疗器械(如导丝)等行业,是材料质量控制和产品性能验证的关键环节之一。
扭绞试验的核心检测项目通常包括:
1. 破坏性扭绞试验:测定试样在纯扭转状态下,直至断裂时所承受的最大扭转次数(圈数)。这是最核心的项目,直接反映材料的抗扭转疲劳性能和塑性。
2. 非破坏性扭绞(或规定圈数扭绞)试验:将试样扭转规定圈数后(通常为一个或多个180度或360度),检查其表面状态(如裂纹、起皮、分层)或测量其残余变形量(如回弹角度、直径变化等),评估材料的抗扭转变形能力和表面质量。
3. 扭转断裂特征分析:观察试样断裂后的断口形貌(如平齐断口、阶梯状断口、劈裂等),辅助判断材料的韧性、均匀性和潜在缺陷。
4. 最大扭矩/扭转强度(可选):部分先进的扭转试验机可以实时记录扭矩-转角曲线,从而计算出材料的扭转强度(最大扭矩)或剪切模量等力学参数。
进行扭绞试验的核心设备是扭转试验机,其主要组成部分包括:
1. 驱动系统:提供可控的旋转运动,通常由电机、减速器和传动机构组成。
2. 夹持装置:用于牢固夹持试样的两端。一端与驱动系统连接(主动夹头),另一端通常连接扭矩传感器或配重系统(从动夹头)。夹具的设计需保证试样轴线与旋转轴线重合,防止产生附加弯曲应力,并避免试样在夹持处打滑或损伤。常见的夹具有V型槽夹、平面夹、专用线材夹具等。
3. 扭矩/角度测量系统:高精度扭矩传感器用于测量施加在试样上的扭矩;旋转编码器或角度传感器用于精确测量扭转角度和计算扭转圈数。
4. 控制系统与数据采集系统:控制试验过程(如设定扭转速度、圈数等),实时采集、处理和显示扭矩、角度、圈数、转速等数据,并可绘制扭矩-转角曲线。
5. 安全防护装置:如防护罩,防止试样断裂时飞溅伤人。
现代的高精度扭转试验机通常具备计算机控制和数据自动处理功能。
标准化的扭绞试验方法(以破坏性试验为例)一般步骤如下:
1. 试样制备:按标准规定截取具有代表性的直线试样(通常长度在100mm至500mm不等,取决于标准和材料直径),确保试样表面无损伤、无弯曲。测量并记录试样的原始直径(或截面尺寸)。
2. 安装试样:将试样两端分别牢固地安装在试验机的主动和从动夹头中。调整夹具,确保试样轴线与扭转轴线一致,试样处于平直状态。通常会对试样施加一个微小的轴向张力(预载荷)以防止弯曲,但此张力应非常小,不影响纯扭转状态。
3. 设定参数:根据材料标准或试验要求,在试验机控制系统中设定试验参数,主要包括:扭转速度(通常以每分钟转数r/min表示)和试验类型(破坏至断裂、或规定圈数)。
4. 开始试验:启动试验机,主动夹头开始以恒定速度旋转,对试样施加扭转载荷。从动夹头通常允许自由旋转(或在配重/低扭矩状态下随动)。
5. 试验过程监控:试验机自动记录扭转圈数(角度)和扭矩(如果配备)。操作人员需观察试样状态。
6. 试验终止:
* *破坏性试验*:持续扭转直至试样断裂。试验机自动记录断裂时的总扭转圈数(N)。
* *规定圈数试验*:当达到预设的规定圈数时,试验机自动停止。
7. 结果记录与检查:
* 记录断裂扭转圈数(N)。
* 观察并记录试样的断裂位置(是否在标距内)和断裂特征。
* 对于规定圈数试验,检查试样表面是否有裂纹、起皮、分层等缺陷,测量残余变形(如有要求)。
扭绞试验的进行必须严格依据相关的国际、国家或行业标准,以确保结果的可靠性和可比性。常用的标准包括:
1. 国际标准:
* ISO 7800: 《金属材料 线材 单向扭转试验方法》 - 规定了金属线材破坏性单向扭转试验方法。
* ISO 9649: 《金属材料 线材 双向扭转试验方法》 - 规定了金属线材破坏性双向(反复)扭转试验方法。
2. 中国国家标准:
* GB/T 239.1: 《金属材料 线材 第1部分:单向扭转试验方法》 - 等效采用 ISO 7800。
* GB/T 239.2: 《金属材料 线材 第2部分:双向扭转试验方法》 - 等效采用 ISO 9649。
* GB/T 4909.4: 《裸电线试验方法 第4部分:扭转试验》 - 针对电线电缆裸导体的扭转试验要求。
* GB/T 3428(架空绞线用镀锌钢线)、GB/T 4354(优质碳素钢热轧盘条)等材料标准中也包含了其产品扭绞试验的具体要求和指标。
3. 其他国家/行业标准:
* ASTM A938: 《线材扭转试验的标准试验方法》。
* ASTM F2196: 《用于血管内器械的金属导丝及组件标准规范和试验方法》 - 包含医用导丝的扭转性能测试要求。
* IEC 60811-504 (电线电缆绝缘和护套材料试验方法 - 第504部分:专用试验方法 - 扭绞试验)等。
这些标准详细规定了试样的尺寸、形状、制备要求、试验设备的技术参数(如夹具间距、同轴度要求、扭转速度范围)、试验程序、结果计算方法和报告内容等。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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