隨著機(jī)械制造工藝技術(shù)及裝備的發(fā)展，越來(lái)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(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其拉伸試驗(yàn)結(jié)果與銑削加工試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果有較大偏差。GB/T228.1—2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》中對(duì)此類試樣的制備沒有明確的要求，只是要求“應(yīng)避免產(chǎn)生表面加工硬化及熱影響改變材料的力學(xué)性能”。來(lái)自上海梅山鋼鐵股份有限公司制造管理部的朱紅丹和張斌兩位研究人員通過比較不同加工方式得到的拉伸試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果，分析了線切割加工方式對(duì)材料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的影響，并提出了一些建議來(lái)消除這些影響。

 

1試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

 

試驗(yàn)材料選用研究人員所在單位生產(chǎn)的性能比較穩(wěn)定的SAPH440酸洗板。選取1塊300mm×7mm的酸洗板，在該大樣板上連續(xù)切取27個(gè)小樣板，分別采用銑削加工拉伸試樣9個(gè)，線切割加工試樣9個(gè)，線切割后砂紙打磨平行長(zhǎng)度部分試樣9個(gè)。委托第三方試驗(yàn)室進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

 

因產(chǎn)品質(zhì)保書性能數(shù)據(jù)由研究人員公司試驗(yàn)室測(cè)試提供，驗(yàn)證數(shù)據(jù)由第三方試驗(yàn)室完成，特對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)室的檢測(cè)能力進(jìn)行了驗(yàn)證。為了解不同試驗(yàn)室和設(shè)備之間的偏差先進(jìn)行了相同試樣的拉伸試驗(yàn)比對(duì)。比對(duì)試驗(yàn)選取性能穩(wěn)定的QSTE系列鋼板，連續(xù)剪切試樣，經(jīng)銑削加工后，6個(gè)由研究人員試驗(yàn)室完成，6個(gè)由第三方試驗(yàn)室完成，結(jié)果見表1。

 

表1兩試驗(yàn)室一致性比對(duì)結(jié)果

 

 

由表1可知，兩個(gè)試驗(yàn)室的結(jié)果誤差很小，基本可認(rèn)為兩個(gè)試驗(yàn)室的檢測(cè)能力一致。不同加工方式加工的SAPH440酸洗板試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表2。

 

表2不同加工方式的SAPH440酸洗板拉伸試驗(yàn)結(jié)

 

 

 

2分析與討論

 

由表2可知，銑削加工的拉伸試樣的強(qiáng)度比線切割加工的拉伸試樣的強(qiáng)度略高。為進(jìn)一步驗(yàn)證線切割加工方式對(duì)拉伸試樣強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)如下試驗(yàn)方案，在SPHC酸洗板中部連續(xù)切取樣板3塊，銑削加工成平行長(zhǎng)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(zhǎng)度部分寬度為20mm的試樣，在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明線切割加工后拉伸試樣的抗拉強(qiáng)度下降了17MPa。說(shuō)明線切割加工方式對(duì)不同性能的材料的影響可能不同，但都會(huì)對(duì)材料的性能測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，這與線切割加工方式的原理有關(guān)，不論線切割的設(shè)備如何，其原理都是通過高溫熔化金屬使金屬分離。

 

為研究線切割的影響程度，增加了高強(qiáng)度鋼板的比對(duì)試驗(yàn)，試驗(yàn)選取抗拉強(qiáng)度為600MPa以上的S550MC酸洗板，采用和上述加工方法相同的加工方法對(duì)試樣進(jìn)行加工，拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表3。

 

表3不同加工方式的S550MC酸洗板拉伸試驗(yàn)結(jié)果

 

 

將上述3次比對(duì)的3組強(qiáng)度級(jí)別的試樣的強(qiáng)度變化進(jìn)行相關(guān)分析，其散點(diǎn)圖如圖1所示。試驗(yàn)選取的3種強(qiáng)度級(jí)別鋼板經(jīng)線切割方式加工拉伸試樣后，其強(qiáng)度都明顯降低，雖然因數(shù)據(jù)量較少，不能得出明顯規(guī)律，但從趨勢(shì)上表明了線切割加工方式對(duì)材料拉伸強(qiáng)度有不利影響。而影響程度應(yīng)該還與線切割的溫度以及冷卻等參數(shù)相關(guān)，該次試驗(yàn)不涉及此。

 

 

圖1不同試驗(yàn)材料線切割后的強(qiáng)度變化散點(diǎn)圖

 

為進(jìn)一步了解線切割加工方式對(duì)材料的熱影響區(qū)范圍，將線切割試樣和銑削加工試樣用精密切割機(jī)切割后檢測(cè)樣板橫截面的硬度，并在顯微鏡下觀察其形貌。硬度測(cè)試結(jié)果見表4，形貌如圖2~圖5所示。

 

表4不同加工方式試樣橫截面不同位置的硬度

 

 

 

 

圖2線切割試樣邊部微觀形貌

 

由圖2可知，線切割試樣邊部壓痕呈現(xiàn)一邊大一邊小的情況，說(shuō)明該試驗(yàn)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(dòng)較大，從硬度測(cè)試結(jié)果來(lái)看，線切割試樣硬度從邊部到中部是降低的。

 

 

圖4線切割試樣中部微觀形貌

 

而銑削加工試樣邊部和中心部位的硬度無(wú)明顯的波動(dòng)和變化，其微觀形貌也較為相似，如圖3和圖5所示。

 

 

 

圖3銑削試樣邊部微觀形貌

 

 

圖5銑削試樣中部微觀形貌

 

3結(jié)論

 

線切割加工對(duì)金屬材料拉伸試樣的性能測(cè)試結(jié)果有一定的影響，會(huì)使強(qiáng)度降低。為避免對(duì)實(shí)際強(qiáng)度的誤判，如果用線切割方式加工拉伸試樣，應(yīng)去除線切割的熱影響區(qū)。

 

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。