朱紅丹,張 斌 (上海梅山鋼鐵股份有限公司 制造管理部,南京 210039)

摘 要:用線切割加工方式制備的拉伸試樣進行拉伸試驗,得到的強度低于銑削加工的拉伸試 樣的強度,通過對比試驗說明了線切割加工方式對強度試驗結果的影響。結果表明:GB/T228.1 -2010中對線切割加工方式制備拉伸試樣沒有明確的加工余量規定,建議在 GB/T228.1-2010 中給出線切割加工方式制備拉伸試樣的加工余量。

關鍵詞:拉伸試驗;拉伸試樣;線切割;屈服強度;抗拉強度;加工余量 中圖分類號:TG115 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2021)04-0022-03

隨著機械制造工藝技術及裝備的發展,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,其拉伸試驗結果 與銑 削 加 工 試 樣 的 拉 伸 試 驗 結 果 有 較 大 偏 差。 GB/T228.1-2010《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“應避免產生表面加工硬化及熱影響改 變材料的力學性能”。筆者通過比較不同加工方式 得到的拉伸試樣的拉伸試驗結果,分析了線切割加 工方式對材料拉伸試驗結果的影響,并提出了一些 建議來消除這些影響。

1 試驗材料與試驗方法

試驗材料選用筆者單位生產的性能比較穩定的 SAPH440酸洗板。選取1塊300mm×7mm 的酸 洗板,在該大樣板上連續切取27個小樣板,分別采 用銑削加工拉伸試樣9個,線切割加工試樣9個,線 切割后砂紙打磨平行長度部分試樣9個。委托第三 方試驗室進行拉伸試驗。 因產品質保書性能數據由筆者公司試驗室測試 提供,驗證數據由第三方試驗室完成,特對兩個試驗 室的檢測能力進行了驗證。為了解不同試驗室和設 備之間的偏差先進行了相同試樣的拉伸試驗比對。 比對試驗選取性能穩定的 QSTE 系列鋼板,連續剪 切試樣,經銑削加工后,6個由筆者試驗室完成,6個 由第三方試驗室完成,結果見表1。 由表1可知,兩個試驗室的結果誤差很小,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果見表2。

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,設計如下試 驗方案,在 SPHC 酸洗板中部連續切取樣板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。 試驗結果表明線切割加工后拉伸試樣的抗拉強度下 降了17MPa。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 果產生影響,這與線切割加工方式的原理有關,不論 線切割的設備如何,其原理都是通過高溫熔化金屬 使金屬分離[1]。 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600 MPa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種強度級別鋼板經線切割方式加工拉伸試樣后, 其強度都明顯降低,雖然因數據量較少,不能得出明 顯規律,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。而影響程度應該還與線切割的 溫度以及冷卻等參數相關,該次試驗不涉及此[2]。

為進一步了解線切割加工方式對材料的熱影響 區范圍,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。

3 結論

線切割加工對金屬材料拉伸試樣的性能測試結果有一定的影響,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,應去除 線切割的熱影響區。 建議在 GB/T228.1-2010中明確給出線切割 加工拉伸試樣的加工余量。