朱红丹,张 斌 (上海梅山钢铁股份有限公司 制造管理部,南京 210039)

摘 要:用线切割加工方式制备的拉伸试样进行拉伸试验,得到的强度低于铣削加工的拉伸试 样的强度,通过对比试验说明了线切割加工方式对强度试验结果的影响。结果表明:GB/T228.1 -2010中对线切割加工方式制备拉伸试样没有明确的加工余量规定,建议在 GB/T228.1-2010 中给出线切割加工方式制备拉伸试样的加工余量。

关键词:拉伸试验;拉伸试样;线切割;屈服强度;抗拉强度;加工余量 中图分类号:TG115 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2021)04-0022-03

随着机械制造工艺技术及装备的发展,越来越 多的单位采用线切割加工方式制备拉伸试样,切割 后的拉伸试样直接进行拉伸试验,其拉伸试验结果 与铣 削 加 工 试 样 的 拉 伸 试 验 结 果 有 较 大 偏 差。 GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分: 室温试验方法》中对此类试样的制备没有明确的要 求,只是要求“应避免产生表面加工硬化及热影响改 变材料的力学性能”。笔者通过比较不同加工方式 得到的拉伸试样的拉伸试验结果,分析了线切割加 工方式对材料拉伸试验结果的影响,并提出了一些 建议来消除这些影响。

1 试验材料与试验方法

试验材料选用笔者单位生产的性能比较稳定的 SAPH440酸洗板。选取1块300mm×7mm 的酸 洗板,在该大样板上连续切取27个小样板,分别采 用铣削加工拉伸试样9个,线切割加工试样9个,线 切割后砂纸打磨平行长度部分试样9个。委托第三 方试验室进行拉伸试验。 因产品质保书性能数据由笔者公司试验室测试 提供,验证数据由第三方试验室完成,特对两个试验 室的检测能力进行了验证。为了解不同试验室和设 备之间的偏差先进行了相同试样的拉伸试验比对。 比对试验选取性能稳定的 QSTE 系列钢板,连续剪 切试样,经铣削加工后,6个由笔者试验室完成,6个 由第三方试验室完成,结果见表1。 由表1可知,两个试验室的结果误差很小,基本可认为两个试验室的检测能力一致。不同加工方式加 工的SAPH440酸洗板试样的拉伸试验结果见表2。

2 分析与讨论

由表2可知,铣削加工的拉伸试样的强度比线 切割加工的拉伸试样的强度略高。为进一步验证线 切割加工方式对拉伸试样强度的影响,设计如下试 验方案,在 SPHC 酸洗板中部连续切取样板3块, 铣削加工成平行长度部分宽度为25mm 的样板,中 间一块再用线切割方式加工成平行长度部分宽度为 20mm 的试样,在同一台试验机上进行拉伸试验。 试验结果表明线切割加工后拉伸试样的抗拉强度下 降了17MPa。说明线切割加工方式对不同性能的 材料的影响可能不同,但都会对材料的性能测试结 果产生影响,这与线切割加工方式的原理有关,不论 线切割的设备如何,其原理都是通过高温熔化金属 使金属分离[1]。 为研究线切割的影响程度,增加了高强度钢板 的比对试验,试验选取抗拉强度为600 MPa以上的 S550MC酸洗板,采用和上述加工方法相同的加工 方法对试样进行加工,拉伸试验结果见表3。

将上述3次比对的3组强度级别的试样的强度 变化进行相关分析,其散点图如图1所示。试验选取 的3种强度级别钢板经线切割方式加工拉伸试样后, 其强度都明显降低,虽然因数据量较少,不能得出明 显规律,但从趋势上表明了线切割加工方式对材料拉 伸强度有不利影响。而影响程度应该还与线切割的 温度以及冷却等参数相关,该次试验不涉及此[2]。

为进一步了解线切割加工方式对材料的热影响 区范围,将线切割试样和铣削加工试样用精密切割机 切割后检测样板横截面的硬度,并在显微镜下观察其 形貌。硬度测试结果见表4,形貌如图2~图5所示。

由图2可知,线切割试样边部压痕呈现一边大 一边小的情况,说明该试验材料各位置的硬度不同, 且边部硬度比试样中部硬度明显偏高。线切割试样 中部硬度压痕比较均匀,如图4所示。线切割割线 附近硬度波动较大,从硬度测试结果来看,线切割试 样硬度从边部到中部是降低的。 而铣削加工试样边部和中心部位的硬度无明显 的波动和变化,其微观形貌也较为相似,如图3和 图5所示。

3 结论

线切割加工对金属材料拉伸试样的性能测试结果有一定的影响,会使强度降低。为避免对实际强 度的误判,如果用线切割方式加工拉伸试样,应去除 线切割的热影响区。 建议在 GB/T228.1-2010中明确给出线切割 加工拉伸试样的加工余量。