金属材料 蠕变-疲劳检测

金属材料 蠕变-疲劳检测

一、设备

1.一般要求

蠕变-疲劳试验设备一般包括试验机、引伸计、加热和温度测量系统以及循环计数器。

2.试验机

（1）概述

蠕变疲劳试验机应符合要求。试验机可以是液压伺服式或电子式。试验机应能够平稳启动，目当试验力过零时试样不能发生过冲。试验机应有足够的侧向刚度及对中。

（2）试验机应能够在应变或力控制下执行所规定的一个或多个循环试验。对于无法实现保载试验的试验机，一般加载/卸载速率不高于0.001s-1。试验机的控制稳定性应保证控制变量的最大值和最小值的波动保持在应变(或应力)范围的1%以内。

3.引伸计

对于圆柱形试样应采用轴向引伸计测量试样上的应变。

对于沙漏形试样,可采用测量径向变形的引伸计。引伸计尖端应在试样直径最小处接触试样。

平衡支撑引伸计,并对引伸计进行调整,使其施加在试样上的接触力尽可能小，避免试样表面产生刻痕。

引伸计应适合长期测量动态应变量并最大限度地降低信号漂移、滑动和机械滞后。它应能直接测量试样上的轴向应变。

引伸计应能够避免由于温度波动而引起的信号漂移。

4.加热与温度测量系统

（1）加热系统

可采用的加热方法包括:电阻炉加热、辐射炉加热、电磁感应加热、惰性气体或液体加热。建议优先采用三段独立控温的电阻炉加热。加热装置应使试样能够均匀地加热到规定的温度，在整个试验期间。

标距段的温度梯度不大于2℃或标称试验温度的1%两者中的较大值。

（2）温度测量系统

通常采用执电偶或其他测温仪对试样标距两端及中间各一点进行试样温度的测量。对干缺口

试样,需在缺口处固定一支热电偶。如选用非接触式温度测量装置，应事先验证其测温精度在试验温度点不低于热电偶。

在不影响试验结果的前提下(例如，应避免裂纹的萌生出现在热电偶与试样的连接处)试样应

与热电偶直接接触。固定热电偶的通常方法包括捆绑、压力或点焊。当使用电阻炉加热时,热电偶焊点应避免直接辐射。

应保证至少有一个独立于控制通道的传感器用于测量试验温度。

注1:当测试材料易于氧化时，不宜单独使用光学高温计进行试样温度测量，而宜使用热电偶测温作为辅助。

注2:贵金属热电偶择优选用S型或R型,建议使用温度大于400℃。

注3:廉金属热电偶建议用于400℃以下试验;如试验温度超过400℃.廉金属热电偶使用时间不宜超过500h

5.循环计数器

循环计数器用于记录控制变量循环的次数。对于不超过10000个周次的试验，应能记录所有周次。对于试验周次超过10000个周次的试验，计数器分辨率应高于失效循环数的1%。

6.数据记录

（1）以下设备是记录试验数据的最低要求:

--用于记录应力

--应变滞后迴线的X-Y记录仪:

--能够记录随时间变化的参量如力、应变及温度的记录器;

--峰谷值监测器。

（2）示波器或者通过图像/模拟信号可再现记录信息的数码存储设备，可代替X-Y记录仪，当信号的速率超过记录仪的最大信号采集速率时，上述设备可随时以更慢的速率再现记录的参量。

（3）通过数字信号进行数据采集和处理任务的计算机系统也可替代上述系统。应力-应变数据点的采样速率应足够高，以便正确地再现滞后迴线，特别是反向应变的区域。力-位移时间数据的采样频率应足以完整再现滞后迥线和保载时间的曲线，不同的数据采集设备每个循环采集的数据点的数量也会不同，一般来说，每个循环至少需要采集200个数据点用于再现滞后迴线，另外需要采集约50个~200个附加数据点用干表征保载期间的力、位移和应变等信息。

二、试验程序

1.试验环境

试验应在以下合适的环境下进行；

--相对稳定的室温及相对湿度;

--最小限度的大气污染(如灰尘，化学蒸气等);

--没有影响试验机控制和数量采集的外部由信号干扰；

--最小限度的外部机械振动。

2.试验准备

（1）试验机调试

试验机的控制精度应使在整个试验过程中应力(或应变)值的峰值误差在1%以内。

（2）试样的安装

试样在安装时尽量避免预应力和预应变，同时不应破坏系统的对中性。

（3）引伸计安装

安装接触式引伸计应注意接触压力,过高的接触压力可导致试样在引伸计位置开裂,过低的接触力则会导致引伸计滑动。

3.试验记录

试验记录的内容

在试验过程中,应在循环内的关键转折点，即在力和应变的最大值与最小值处以及在保载时间的开始和结束时连续记录力、变形、温度。

4.试验终止

试验完成后，应立即关闭加热系统，以便在试验后的检查之前减少试样和裂纹表面的氧化程度。如试验在试样断裂之前终止，应尽量避免在加热设备冷却过程中的试样过载。

在试样彻底断裂前结束试验，可避免引伸计和断口的损伤。

5.试验结束后的检查

应确定裂纹的位置,并记录在试验报告中。裂纹位置按下列描述记录:

a) 在引伸计跨距之间;

b)在引伸计与试样接触点或在热电偶位置处;

c) 在标距段内,引伸计的量规长度之外;

d)过渡圆弧段内;

三、试验报告

试验报告应包括的内容:

a)本标准编号;

b)材料名称、牌号;

c)试样图纸、取样位置及方向;

d)试样关键尺寸的测量值,如标距段直径;

e)引伸计标距;

f)试验温度;

g)试验波形的完整描述，包括形状、各段加载速率、保载时间、控制参量的最大最小值等或其他能完整给出试验波形的表述;

h)断裂判据及试验结束准则;

i)本试验获得的初始弹性模量;

j)记录每个循环转向点，即循环峰值、保载时间的起始和终止，对应位置的应力、应变、温度；

k)半寿命周次处的完整信息,包括最大和最小应变，在保载时间开始和结束时的应变，最大和最小应力,在保载时间开始和结束时的应力,弹性模量,弹性应变幅、塑性应变幅、总应变幅或弹性应变范围、非弹性应变范围和总应变范围，循环内的最大应力和最小应力或应力范围，完整定义的滞后迴线和保载期间应力、应变、时间、温度的响应以及上述信息所对应的周次数;

l)试样循环断裂的周次数:

m)试验时间，即总循环周期和试样失效的循环周次数的乘积;

n)断裂位置;

o)表明试验结果无效的证据;

p)试验过程中任何偏离本标准的情况以及可能导致的对试验结果的影响。