HB 5153-1980 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法.pdf

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1、中华人民共和1 避用范回三机械工业准试验方法本方法适用于高温下，测定金属及合金的圆形试样，在旋转状态下，承受弯曲力矩I时的疲劳性能。2. 术膏、定义及符号2.1 疲劳z在交变应jJ作用下，材料由于损伤的累积而逐渐形成裂纹，直至完全断裂的过程。2.2 旋转弯曲2通过旋转试样，实现反复弯曲应力的作用。在此悄况下，产生弯矩的力恒定不变且不转动。2.3 对莉:循环应)J.交变应力的最大值.和最小值大小榈等，符号相反(NIJ 10 :; - a 10 i 11 )的循环应力。如图1所示。l 。- -E;:.-t 因1对称循环应力图2.4 疲劳寿命s在规定的交变应力作用下.iA丰n断裂前所测得的循环次数。

2、般用10古的倍数表示，有效数字保留三位。2.5 S-N曲线图IS-N曲线指交变J主力最大伯和断裂铺纠、次数的关系曲线图形。该曲线包括有从中等寿命区(10IO循环)ilJ长寿命区(10以七的循环)的线段。78 2.6 循环基数E为测定疲劳极限预先城定的应力循环次数。2.7 疲劳强度s对应于某一循环次数的应力mI O 第三机械工业部发布六二-研究所提出1 9 8 1年1月1日实施四-0厂、六二-所起草H5103-iO 共7页第2页2.8 疲劳极限e规定应力循环基数下的中也疲劳强度。光滑试样疲劳极限以-1表示，缺口试样疲劳极限以川鹏表示。2.9 名义应jJ.用简单的弹性理论公式t按比样i争截丽计算的

3、应JJ。对于缺口试样，末考虑诸如孔涧沟槽、国角等JLIJ形状对应力分布的影响。试样上的交变应)J按下t计算g悬臂粱试样gM 32Pl. -一一一-一飞矿-1tdz kgf/mm 简支梁试样.lv! 16 I .L h w-冗.d kgf/mm 式中zklz试样危险截面的弯矩，W.试样危险截面的抗弯断而系数(缺口i式样用缺口处的横截面计算)P. iJ日在试样上的负荷，L.力臂长度，悬臂梁式试验都l.由危险截面至负荷作用点之间的!lllll , 简支梁式试验:!JL.由分力的作用点到最近支点l阔的距禹。d. 式样危险截丽的直径(缺口试样为缺口底部直径), 111m 2.10 理论应力集巾系数a应j

4、J集中区，最大局部应)J与该区域的名义应力之比值，以kd/mm, 3 n z z kgf事mm。k，表示。8. 试梓尺寸及形状3.1 疲劳试验时，根据试验的要求，可采用下列类型的试样23. 1.1 光滑固弧形试样如图20编号2 x 450 4 、锥度1: 7件lih76/77/飞7973士. H X 15 国2光滑园弧形疲劳试样泣，试样危险截面直径#可用中7.5-UOlmm自79 HBstIlS-8 第3页共7页缺口园弧形试样如闺33. 1.2 飞761寸7/79的，HVAO-3圭， zx4, :ii:l豆1 7 编号白毛子RO，75口.rJ ; 15 1 F 缺口园弧形疲劳试样图S应E试样酷

5、口属部直怪#可用7.5tl土Oq1mm可采用才在标准小型试中羊。主口图切取t注1式样困难时，若因被试材和尺寸所限，3.2 5。4、74/气77/7926士。.z., 酌向编号例。-AmH由+, 17 52 引e-eJ叫咱+光滑疲劳小试样图474/78/79 2.。响的回句，句电编号缺口疲劳小试样因580 HB5153-80 共7页第4页3.3 试样制备3.3.1 由锻铸伴，型材及实物上切取i式样毛坯时，术条件t进行。切取的涕位及方向，应根据有关技3.3.2 试梓在整个制造过程中，不应使舍属受冷作硬化或过热作用，而改变金属的性质。3.3.3 材料如在热处理后试验时，川先纯热处理再加工成试祥。如热

6、处理后再进行最后精加:试样毛坯尺寸由包恬最后加工余量及热处理后可能挠曲的尺寸。缺口试样之缺口应在热处理后加工。3.3.4 试样的加工工艺可参考附录推荐的工艺进仔。3.4 试样的检验3.4.1 试样上的螺纹，应按三级精度制造，应打磨毛刺，并用量规检验。3.4.2 试祥装在顶针土或偏摆仪上检验时，工作长度上的偏摆度不犬于o.Olmmo 3.4.3 试样工作表面应光沽，无刻Ij震、锈蚀和损伤。3.4.4 测量试样工作部分最终尺寸，采用非接触方法进行，其测量精度不低于O.Olmm0 3.4.5 试样的直径要在同一截而!二，两个巨相电直方向进行测量。取其算术平均值。4. 试验仪器及试验每件4.1 允许用

7、不同类型的旋转弯曲疲劳试验机进行试验。4. 1.1 推荐转速范围100010000转/分内进行试验。4.1.2 将标准试样装夹有1试验机上，用于慢慢转动试验机主轴，在试验中几轴筒加:荷部位上，用百分表检杏其不可轴虔不院大弓O.Olmm，起动试验机后，全载运转肘，其不同轴度不应大子。.06mm。4. 1.3 用静力方法检验试验机的加)J误差时，其误差不应超过土1%，偏差不大于1%。4. 1.4 疲劳试验机应按国家计量部门的规程进行检定。每年至少检定一次。4.2 热电偶的校E和使用2热电偶股根据试验温度及电伺丝直径大小按表1、表2、表3所规定的期限校正及使用。校正|叶应采用三级桥准热电偶和二级标准

8、电位t十进行。告在络镶铝(EU-2)热电偶表l试验混度热电偶直径0.5mm 热电偶直径0.50.8mm 热电偶直径0.81.5mm 500 使用700小时| 使用100小时| 使用1500小时 500800 l 使用150小时| 使用200小时使用300小时8001000 i 使用100小时! 使用100小时使用100小时Sl 共7页第5页HB5158-80 铀佬一铛(LB- 3 )热电偶试验温度热也偶直径王三0.5mm 热也偶直径0.5O. 8m m 表2热电偶直径0.81.0mm 肌800使用叫、时| 使用叫、时一-l击曰:EUIJ| 击面7白jl时10001200 I 使用200小时|

9、使用300/)、时各种牌号的热电偶误差400 士l%tOC600 使用1500/)、时使用750小时使用300/J、时表3(LB-3) 热电偶误差土3C士。.5%t c 注.t 试验植度.4.3 试验过程中温度的控制、测量和记录:4.3.1 试验过程巾，温度的控制、测量及自动记录，应使用精确度为0.5%级的仪器进行。4.3.2 使用LB-3型热电偶肘，建议采用格最不小于0.01毫伏的仪器测量温度。4.3.3 热电偶冷端温度应保持恒定的温度。4.4 电炉要求s炉泪L院保持均匀，i式trT作部份所在炉ft;ti三月军内，鼠魔梯度不犬于150C。5. 试幢程序及斌验结果处理5.1 将试样牢固夹紧后，

10、用手慢慢的转动试验机主动轴，布试验机轴筒阳荷部位上，用百分表检责不同铀度不得大于0.03mmo5.2 试抨加热至规定的试验温度，所需时间约为24小时(包括保温时间1小时九测量试样温度时，fJ采用非直接测量法(即热电偶的热端不直接接触试样工作表丽，而与其相距1.5-2mm)与直接测量法(即热电偶热端直接接触在Jt梓工作表面上，此测量必须在试验机静止的状态下进行。将分别测量的温度值，加以修正。确定出非贾接测量洁应该指示的温度值，以便控制l电炉的温度。82 5.3 在整个试验期间内，控制炉温的波动范围J，试验混度0(600 600900 9001200 温度波动才二3 ?它4士6H851&3一共7页

11、第6页5.4 11长试验过程中，若短I，f间内温度有降低现象时，应将温度降低期间内的循环次数从总的循环次数中减去。如果甘|于1且度的超高或降低而引起试样过早断裂或异常现象，则试验结果无效。5.5 试验过的试样不应再次使用。中途停止试验的试样其结果作废。5.6 循环基数Ij桂荐采用lO7，或大于107为循环基数。E.7 检验性试验，通常取不少于3 根试样，在规定的疲劳应力下进行试验。若在规定的循环基数内不断裂，则l认为该材料检验合格，反之则不合格。如专用技术条件另有规定，可按有关规定进行检验。5.8 S-N曲线的测试对S-N曲线中等寿命区，采用成组试验法，给定应力水平测定疲劳寿命。对民寿命区，采

12、用升降楼，给定循环次数测定应力。处理数据时，假定对数疲劳寿命和应为均遵循正态分布。本试验方法所测定的S-N曲线具有50%存活率，即中值5N曲线口在.接则本试验方法，如能提供壳分的数据，则还可给出具有在童存活率99.9)的P-S一N曲线。5.8.1 成组试验法应力水平不少于三级。各极应力水平的i式样个数的分配一般随应j水平的降低分散性变大)逐渐增加。每组试样不得少于三根。对数中值寿命gN 5 0为每组试杆的对数疲劳寿命19氏的平均值2, n 19 s = -. 19N i 5.8.2 升降It升降法用于测定疲劳极限或用于测定任-1哥定循环次数(如10循环)下的疲劳强度。试样个数一般在10恨以七。

13、试验时，予先指定某一循环次数。i式样在指定的应力循环次数下未发生断裂，称做越fti。第一根试样的试验应力水平，应略高于予计疲劳强度值。随后试样的试验应力取诀于前一根试样的试验结果。凡前一根试料未达到指定循环次数刊发生断裂，则随后的一次试验就在低一级的应力水平下进行，凡前一根试样越出，则随后一次的试验就在高一级应力水平下进行。直至完成全部试验为止。处肃二年数据肘，从第一次出现相反结果的两个数据点开始。对第一次出现相反结果以前的数据如在升降图的范附|句，贝IJ可作为有效数据加以利用。相邻两个应力级的差值叫做fv.力增量。应力增量的大小最好选挥得使试验在35级应力水平下进们。应力增虽估计在予计疲劳强

14、度的3-5%。疲劳极限或中位疲劳强度按下式计算ght2v-r, 式申gn 有效试验总次数m 应力水平级数1 第1级应力水平83 共7页第7页1+115151 V, 在第i级应力水平下的试验次数注a应用鲍叶方法还可给出霞穷极限附上下限度.5.8.3 单点试验法当试样个数受到限制和试验条件有困难时，可采用单点试验法近似地测定S-N曲线。试样数量至少8根。在中等寿命区，应力水平不应少于5级。测定疲劳根限时，如果试样在第1级应力q作用下，来达到循环基数断裂，而在较低的第i+1级应力为川作用下越出，并且两个应力差值(，-+;1 )不超过z刊的5%，则i与i川的平均值即为疲劳极限豆-1=-(+J 利用单点

15、试验法所测定的S-N曲线，只能供作参考，粗略估计材料的疲劳性能。5.8.4 S-N曲线的表达方法以纵座标表示交变应力的最大值.(-可筒写为)，一般使用线性尺度，也可用对数尺度。以横座标表示疲劳寿命，采用对数尺度。用直线或曲线拟合各数据点，即得S-N曲线图。在圈中至少要注明g材料牌号及工艺条件、试样形状、尺寸缺口试样应注明应力集中系数、疲劳试验机型号及加载频率。5.9 试验记录和试验报告在疲劳试验记录和试验报告中，应包括下列各项。( 1 ) 材料制造广何称，84 ( 2 ) 材料规挤、牌号、治练炉号和冶炼方法，( 3 ) 材料的化学成份，( 4 ) 材料的常规机械性能，( 5) IliJ取试样条件和方法，( 6 ) 材料热处理工艺，( 7) 式样形状，尺寸及试验泪度3( 8 ) 试验机名称，型号及运转速度，( 9 ) 试验日期及试验、校对者f罪名，(10) 试验结果一览表，(11) S-)-J曲线附及$:力列降因$(12) 其它。,