扩口实验报告.doc

1、扩口试验一、扩口试验简介扩 口 试 验 ， 是 检 验 金 属 管 端 扩 口 工 艺 的 变 形 性 能 一 种 方 法 。 在 进 行 扩 口 试 验 时 ，将 具 有 一 定 角 度 （ 如 等 ） 的 顶 芯 压 入 金 属 管 试 样 一 端 ， 使 其 均 匀 地 扩 张30、 45、 60到 有 关 技 术 条 件 规 定 的 扩 口 率 （ %） ， 然 后 检 查 扩 口 处 是 否 有 裂 纹 等 缺 陷 ， 以 判 定 合 格与 否 。试 验 中 用 到 的 符 号 、 名 称 和 单 位 如 表 1 和 图 1 所 示 ：表 1符 号 名 称 单 位a 管 壁 厚 度

2、mmD 金 属 管 原 始 外 径 mm试 验 后 金 属 管 最 大 外 径 mmL 试 验 前 的 金 属 管 长 度 mm 顶 芯 角 度 （ ）图 1试 验 一 般 在 的 室 温 范 围 内 进 行 。 对 要 求 在 控 制 条 件 下 进 行 的 试 验 ， 试 验1035温 度 应 为 。235 平 稳 地 对 圆 锥 形 顶 芯 施 加 力 使 其 压 入 试 样 端 部 进 行 扩 口 ， 直 至 达 到 所 要 求 的 外 径 。扩 口 率 计 算 公 式 如 下 所 示 ：（ %） =100试 验 时 应 注 意 以 下 几 点 ：1、 扩 口 期 间 圆 锥 形 顶

3、芯 的 轴 线 应 与 试 样 的 轴 线 一 致 ；2、 允 许 润 滑 顶 芯 ， 但 在 试 验 期 间 不 应 相 对 于 试 样 转 动 ；3、 出 现 争 议 时 ， 压 板 的 移 动 速 度 不 应 超 过 ；50/4、 对 扩 口 试 验 的 结 果 的 评 定 应 依 据 相 关 产 品 标 准 的 要 求 。 当 产 品 标 准 中 没 作 规 定时 ， 在 不 使 用 放 大 镜 的 情 况 下 ， 如 果 无 可 见 裂 纹 ， 应 评 定 为 合 格 ， 仅 在 试 样 棱 角 处 的 轻微 开 裂 不 应 判 废 。本 次 实 验 标 准 采 用 GB/T 242

4、2007/ISO8493.1998。二 、 实 验 过 程1、 试 验 前 期 准 备（ 1） 扩 口 实 验 模 具 设 计因 为 我 院 没 有 专 业 的 扩 口 实 验 机 ， 但 扩 口 试 验 的 原 理 比 较 简 单 ， 所 以 根 据 试 验的 要 求 自 行 设 计 模 具 。模 具 的 主 要 参 数 是 顶 芯 角 度 与 最 大 直 径 ， 两 者 与 材 料 尺 寸 相 配 合 可 以 限 制 所 能 做出 的 最 大 扩 口 率 。 经 过 讨 论 ， 我 们 一 直 认 为 顶 芯 角 度 不 影 响 或 对 扩 口 率 的 影 响 很 小 ，所 以 本 次 试

5、 验 只 挑 取 一 个 顶 芯 角 度 的 模 具 进 行 试 验 ， 并 把 顶 芯 角 度 定 为 。 零 件 外45径 为 35mm， 故 将 模 具 最 大 直 径 设 计 为 70mm， 那 么 用 本 模 具 对 该 管 材 做 扩 口 试 验 时 所允 许 的 最 大 扩 口 率 是 100%。模 具 图 如 下 所 示 :208045?70M10图 2（ 2） 试 样 制 备由 相 关 标 准 查 得 对 于 顶 芯 大 于 30 的 模 具 ， 试 样 高 度 应 取 试 样 直 径 的 1.5 倍 。 经过 测 量 ， 管 材 外 径 为 35mm， 所 以 试 样 高

6、度 应 在 52.5 左 右 。考 虑 到 试 样 端 面 应 与 轴 线 垂 直 ， 试 样 经 手 锯 锯 下 之 后 还 应 在 车 床 上 车 断 面 。 一共 制 取 了 五 个 试 样 ， 依 次 标 号 为 。1#、 2#、 3#、 4#、 5#试 样 尺 寸 如 下 表 所 示 ：表 2符 号 a D L 尺 寸 1.56mm 35mm 55mm 452、 实 验 过 程 与 结 果 分 析（ 1） 具 体 试 验 过 程本 试 验 共 有 五 个 试 样 ， 设 备 有 液 压 机 、 千 斤 顶 和 拉 伸 试 验 机 。 其 中 ， 在 液 压 机 和 千斤 顶 上 各

7、做 了 一 次 试 验 ， 在 拉 伸 试 验 机 上 做 了 三 个 实 验 。在 液 压 机 上 做 试 验 时 ， 有 一 人 操 控 液 压 机 ， 液 压 机 四 周 安 排 人 不 断 观 察 试 验 进 展 ，有 裂 口 迹 象 或 出 现 小 裂 纹 立 马 喊 停 ， 此 时 操 控 机 器 的 人 立 马 停 下 液 压 机 。 随 后 ， 液 压 机横 梁 上 升 ， 取 出 试 样 。在 千 斤 顶 上 做 实 验 时 ， 有 一 人 压 千 斤 顶 ， 四 周 安 排 人 观 察 试 验 进 展 。 实 验 中 观 察 到试 样 刚 出 现 裂 纹 时 即 迅 速 扩

8、 展 开 ， 结 果 裂 口 很 大 。图 3 图 4 1#试样 2#试样图 3 为 在 液 压 机 上 做 的 试 样图 4 为 在 千 斤 顶 上 做 的 试 样在 拉 伸 试 验 机 上 做 试 验 时 ， 设 定 下 压 速 度 为 20mm/min。 第 一 个 试 样 压 至 出 现 裂 纹 ，并 记 录 其 最 大 压 力 为 19.22KN。 做 第 二 个 试 样 时 ， 设 定 压 力 达 到 19KN 时 试 验 机 停 止 ，但 结 果 显 示 ， 第 二 个 试 样 达 到 断 裂 的 最 大 压 力 为 18.45KN， 因 此 第 二 个 试 样 也 出 现 了裂

9、 纹 。 第 三 个 试 样 设 定 压 力 达 到 18KN 时 试 验 机 停 止 ， 该 试 样 没 有 出 现 肉 眼 可 见 的 裂纹 ， 可 以 以 该 试 样 的 数 据 来 进 行 计 算 。图 5 图 6 图 7 3#试样 4#试样 5#试样图 5、 6、 7 是 在 拉 伸 试 验 机 上 依 次 做 的 三 个 试 样出 现 裂 纹 的 试 样 均 列 为 废 品 ， 只 有 五 号 试 样 可 用 来 计 算 扩 口 率 。 的 测 量 结 果 如下 ：表 31 2 3 4 5 （ 平 均 值 ）42.62 42.62 42.64 42.64 42.66 42.636单

10、 位 ： mm扩 口 率 计 算 ：（ %） =100=42.6363535100=21.82对 于 试 样 ， 考 虑 到 即 便 发 生 开 裂 ， 但 扩 口 边 缘 的 周 长 不 会 变 ， 由 此1#、 2#、 3#、 4#可 算 出 在 发 生 开 裂 时 的 直 径 ， 进 而 可 算 出 试 样 在 断 裂 时 的 最 大 扩 口 率 。 但 由 于 测 量 其 周长 有 一 定 误 差 ， 不 能 作 为 判 断 其 扩 口 率 的 标 准 ， 但 在 此 处 均 将 其 计 算 出 来 ， 以 作 参 考 。试 样 扩 口 边 缘 的 周 长 分 别 是 141、 142

11、、 135、 136（ 单 位 ： mm） ，1#、 2#、 3#、 4#由 得 ， 其 对 应 的 直 径 分 别 为 44.9、 45.2、 43.0、 43.3（ 单 位 ： mm） 。=试 样 ：1#（ %） =100=44.9353510028.30=试 样2#（ %） =100=45.2353510029.14=试 样3#（ %） =100=43.0353510022.86=试 样4#（ %） =100=43.3353510023.71=注 ： 以 上 五 次 实 验 均 采 用 机 油 润 滑 试 样 和 模 具 。（ 2） 结 果 分 析对 于 试 样 ， 由 于 在 液 压

12、机 上 做 试 验 时 ， 下 压 速 度 过 快 ， 而 且 中 间 有 停 顿 ， 导 致1#下 压 速 度 不 均 匀 ， 使 控 制 不 出 现 裂 纹 出 现 难 度 ， 最 终 导 致 出 现 裂 纹 。 但 由 于 液 压 机 的 特性 ， 使 在 液 压 机 停 机 后 ， 横 梁 对 试 样 所 施 加 的 压 力 也 同 时 消 失 ， 因 此 裂 纹 较 小 。对 于 试 样 ， 在 试 验 过 程 中 ， 试 样 刚 出 现 裂 纹 即 迅 速 扩 展 开 ， 并 有 嘭 的 响2#声 。 经 过 分 析 ， 造 成 这 一 结 果 的 原 因 是 千 斤 顶 在 试

13、样 出 现 裂 纹 时 其 压 力 不 能 立 马 卸 掉 ，依 然 保 持 着 下 压 的 最 大 压 力 ， 在 小 裂 纹 出 现 后 ， 迅 速 被 撕 裂 。对 于 试 样 ， 由 于 是 在 拉 伸 试 样 机 上 做 的 实 验 ， 其 压 力 、 下 压 速 度 都 可3#、 4#和 5#以 控 制 ， 因 此 试 验 结 果 较 为 理 想 。试 样 的 目 的 在 于 测 试 样 在 达 到 开 裂 时 的 最 大 下 压 压 力 ， 对 试 样 进 行 试 验 时 所3# 4#设 定 的 最 大 下 压 压 力 以 试 样 得 出 的 最 大 下 压 压 力 （ 19.2

14、2KN） 为 参 考 。 注 意 到 试3# 4#样 在 下 压 压 力 达 到 18.45KN 时 即 发 生 断 裂 ， 分 析 认 为 可 能 有 以 下 几 方 面 原 因 所 致 ： 试 样 在 模 具 上 发 生 偏 斜 ； 试 验 壁 厚 不 均 匀 ； 试 样 本 身 在 侧 壁 上 存 在 缺 陷 。三 、 实 验 总 结本 次 试 验 在 三 种 不 同 的 设 备 上 做 实 验 ， 所 得 结 果 有 很 大 不 同 。 分 析 后 ， 我 们 得 出扩 口 实 验 应 在 可 以 调 控 试 验 最 大 压 力 、 下 压 速 度 的 试 验 设 备 上 进 行 。

15、另 外 ， 如 果 某设 备 可 以 调 控 下 压 速 度 和 下 压 行 程 ， 也 同 样 可 以 胜 任 。本 实 验 虽 然 得 出 了 最 终 结 果 ， 但 由 于 试 验 过 程 中 模 具 及 试 样 都 没 有 固 定 、 模 具表 面 不 够 光 滑 等 ， 可 能 会 导 致 试 样 轴 心 与 模 具 轴 心 不 重 合 ， 并 可 能 导 致 扩 口 率 精 确 度受 到 影 响 。 通 过 分 析 ， 我 们 认 为 可 以 通 过 以 下 方 法 在 本 次 试 验 的 基 础 上 进 一 步 提 高试 样 扩 口 率 的 精 确 性 ：（ 1） 扩 口 模 具

16、 及 试 样 通 过 一 定 的 连 接 方 式 固 定 在 试 验 设 备 上 ， 保 证 试 样 轴 心 与 模具 轴 心 重 合 ， 防 止 试 样 歪 斜 ；（ 2） 试 验 模 具 应 经 过 进 一 步 的 精 车 及 磨 削 加 工 ， 以 提 高 表 面 粗 糙 度 等 级 ；（ 3） 可 在 拉 伸 试 验 机 上 再 多 做 几 次 试 验 ， 尽 量 提 高 最 大 下 压 压 力 。可 以 预 计 ， 进 一 步 改 进 之 后 再 进 行 实 验 的 话 ， 得 到 的 扩 口 率 应 该 比 现 在 得 到 的 要大 一 些 ， 而 且 ， 得 到 的 扩 口 率 精 度 要 更 精 确 一 些 ， 如 果 以 后 做 实 验 时 可 以 多 考 虑 一 下 这三 点 内 容 。