對幾種金屬材料彎曲試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的對比和研究

　　機(jī)械零件或建筑結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過程中會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(zhuǎn)、彎曲、壓縮等不同加載方式的試驗(yàn)方法,以充分反映材料在不同應(yīng)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(yàn)方法,彎曲試驗(yàn)在金屬制品出廠檢驗(yàn)以及監(jiān)督檢驗(yàn)中被廣泛應(yīng)用。在日常的檢驗(yàn)過程中,由于材料類別、形狀的不同、彎曲角度及彎曲形式的不同,彎曲試驗(yàn)方法也各有不同。為實(shí)驗(yàn)室常見的彎曲試驗(yàn)機(jī),其中圖1為三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī),圖2為鋼筋彎曲試驗(yàn)機(jī)。

　　1.三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)

　　2.鋼筋彎曲試驗(yàn)機(jī)

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

　　1適用材料

　　彎曲試驗(yàn)方法按照材料種類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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣的彎曲試驗(yàn),適用范圍較為廣泛。各種產(chǎn)品由其相應(yīng)具體彎曲試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。金屬薄板和薄帶產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T235-2013的要求進(jìn)行試驗(yàn)；金屬線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)采用GB/T238-2013標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；對于焊接接頭的彎曲試驗(yàn)方法采用GB/T2653-2008標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行；鋼筋混凝土用鋼材試驗(yàn)方法采用GB/T28900-2012標(biāo)準(zhǔn)要求；金屬薄板成形性能中彎曲試驗(yàn)采用GB/T15825.5-2008進(jìn)行性能參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測定；YB/T5349-2014標(biāo)準(zhǔn)采用三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲方法測定彈性直線斜率、規(guī)定塑性彎曲強(qiáng)度、規(guī)定殘余彎曲強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、斷裂撓度等參數(shù)。

　　2試樣制備

　　對于GB/T232標(biāo)準(zhǔn)來說,試樣制備通常按相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行,如未規(guī)定,則按照GB/T2975的要求來制備,試樣寬度和厚度也應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求；對于GB/T235標(biāo)準(zhǔn)來說,試樣的尺寸要求為：厚度為產(chǎn)品的厚度,寬度為機(jī)加工取樣,寬度范圍控制在20mm到25mm的范圍內(nèi),若試樣寬度大于25mm,可協(xié)商采用其它寬度,試樣長度約150mm；GB/T238標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣應(yīng)盡可能平直,必要時(shí)可以用手矯直,而線材采用原試樣；GB/T244標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣應(yīng)為金屬直管一部分,試樣長度以滿足試驗(yàn)要求為準(zhǔn)；GB/T2653標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣的制備應(yīng)不影響母材和焊縫金屬性能,標(biāo)準(zhǔn)對于厚度和寬度的要求根據(jù)正彎、背彎、側(cè)彎、縱向彎曲的不同作出具體的規(guī)定；GB/T28900標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定從符合交貨狀態(tài)的鋼筋產(chǎn)品上制取,從盤卷上制取的試樣,可以進(jìn)行簡單的彎曲矯直,并確保最小的塑性變形；GB/T15825.5標(biāo)準(zhǔn)推薦采用寬度50mm±0.5mm,長度150mm±2.0mm的條形試樣；GB/T5126標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣應(yīng)保留原軋制表面,并應(yīng)平直,試樣長度以滿足試驗(yàn)要求為準(zhǔn)；YB/T5349標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣形狀和尺寸按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議規(guī)定。

　　3試驗(yàn)程序

　　GB/T232標(biāo)準(zhǔn)采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法,試驗(yàn)速率應(yīng)為(1±0.2)mm/s；GB/T235標(biāo)準(zhǔn)和GB/T238標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣進(jìn)行反復(fù)彎曲,每秒應(yīng)不超過一次,彎曲時(shí)平穩(wěn)無沖擊；GB/T244標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在彎曲過程中彎管試驗(yàn)機(jī)將不帶填充物的管試樣彎曲,試驗(yàn)時(shí)應(yīng)確保試樣彎曲變形段與金屬管彎芯緊密接觸,直至達(dá)到規(guī)定的彎曲角度,若有焊縫,則焊縫應(yīng)置于與彎曲平面呈90°的位置；GB/T2653標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)根據(jù)彎曲部位及彎曲方式不同來進(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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行；GB/T28900標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣應(yīng)在彎芯上彎曲,彎曲角度和彎芯直徑應(yīng)符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；GB/T15825.5標(biāo)準(zhǔn)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(guī)定彎曲角度,檢查其變形區(qū)外側(cè)表面是否有產(chǎn)生裂紋或顯著凹陷；GB/T5126標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣應(yīng)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(yīng)符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求,彎曲速度應(yīng)不大于20°/s；YB/T5349標(biāo)準(zhǔn)采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置或者四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置來進(jìn)行試驗(yàn),測定彈性直線斜率、規(guī)定塑性彎曲強(qiáng)度、規(guī)定殘余彎曲強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、斷裂撓度等參數(shù)。

　　圖3為牌號為Q235、厚度為10mm的鋼板試樣的彎曲試驗(yàn)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(yàn)方法》[8]標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)的彎芯即為試樣的厚度10mm,彎曲角度為180°,彎曲試驗(yàn)速率設(shè)置為1mm/s。試驗(yàn)過程按照GB/T232-2010的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行彎曲試驗(yàn)操作,在試驗(yàn)結(jié)束后,用肉眼觀察試樣的表面(鍍鋅層表面不作為考察表面),發(fā)現(xiàn)金屬受彎曲部位表面無裂紋產(chǎn)生,樣品彎曲試驗(yàn)符合GB/T232-2010的標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　3鋼板彎曲試驗(yàn)后形貌

　　4結(jié)果評定

　　GB/T232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求評定彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如未規(guī)定具體要求,彎曲試驗(yàn)后不適用放大儀器觀察,試樣彎曲外表面應(yīng)無可見裂紋評定為合格；GB/T235和GB/T238標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)試驗(yàn)至相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的彎曲次數(shù),或者連續(xù)試驗(yàn)至試樣*斷裂為止,試樣斷裂的最后一次彎曲不計(jì)入彎曲次數(shù)；GB/T244標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對彎曲試驗(yàn)結(jié)果的說明應(yīng)依據(jù)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中未做規(guī)定時(shí),在不適用放大鏡的情況下,如果無可見裂紋,應(yīng)評定為合格；GB/T2653標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,彎曲結(jié)束后,試樣的外表面和側(cè)面都應(yīng)該進(jìn)行檢驗(yàn),應(yīng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對彎曲試樣進(jìn)行評定并記錄,除非另有規(guī)定,在試樣表面上小于3mm長的缺欠應(yīng)判為合格；GB/T28900標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定彎曲試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行判定,當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定時(shí),若彎曲試樣無目視可見的裂紋,則判定該試樣為合格；GB/T15825.5標(biāo)準(zhǔn)要求計(jì)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(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)；GB/T5126標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,試驗(yàn)完成后應(yīng)仔細(xì)觀測試樣,若無目視可見的裂紋,則判定為合格；YB/T5349標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)相應(yīng)的性能測定程序,得出彈性直線斜率、規(guī)定塑性彎曲強(qiáng)度、規(guī)定殘余彎曲強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、斷裂撓度等,并將試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行修約,如未規(guī)定具體要求,應(yīng)使用GB/T8170規(guī)定的方法進(jìn)行修約。

　　5結(jié)論

　　對比了九個(gè)常用的金屬材料彎曲試驗(yàn)方法的方法標(biāo)準(zhǔn)的具體要求,對各個(gè)方法標(biāo)準(zhǔn)所適用的材料類型、試樣制備過程、試驗(yàn)程序和結(jié)果評定等方面進(jìn)行了對比和總結(jié)?？梢钥闯?在實(shí)際的檢驗(yàn)或研究過程中,操作者應(yīng)按照不同的材料種類以及不同的參數(shù)測定要求來選擇不同的彎曲方法標(biāo)準(zhǔn),并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求來進(jìn)行試樣的制備和試驗(yàn)的操作,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定要求來進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果判定。這對在實(shí)際試驗(yàn)過程中彎曲試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的選擇和試驗(yàn)操作關(guān)鍵點(diǎn)的控制起到了指導(dǎo)作用。