6005A T6铝合金室温拉伸实验方法分析

2019-03-14田晓龙吴海旭

热处理技术与装备 2019年1期

杨丽，韩超，张冰，田晓龙，吴海旭

(辽宁忠旺集团有限公司，辽宁辽阳 111003)

近年来，随着我国轨道交通工程建设的快速发展，市场对轨道交通车辆铝材的需求越来越大[1-2]。6005A铝合金属Al-Mg-Si系铝合金，具有中等强度、挤压性好、耐蚀性良好等特点，适于制造轨道交通车体主体结构用的复杂截面多孔中空型材[31]。力学性能作为判定6005A T6铝合金材料合格与否的最重要理化性能之一，一般皆通过室温拉伸实验方法测得。室温拉伸实验测定的力学性能指标，一方面可以作为评定铝合金材料和优选工艺的依据，对生产实际具有重要的指导意义；另一方面，室温拉伸实验可以揭示材料基本力学行为规律，是研究材料力学性能的基本实验方法[4-5]。GB/T 228.1—2010是目前我国铝合金材料室温拉伸实验常采用的标准方法。

本文以6005A T6铝合金为对象，分别采用应力、应变和横梁位移控制方式进行室温拉伸实验，对比了不同控制方式下的实验结果，得出了较为理想的实验控制方法。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验选用公司生产的某型号铝合金型材产品，其化学成分见表1，取样位置见图1。沿挤压方向(纵向)加工成室温拉伸试样(见图2)，平行部分长度为40 mm。

表1 试样化学成分(质量分数，%)

图1 产品形状及取样位置Fig.1 Product shape and sampling position

图2 试样加工图纸Fig.2 Drawing of processing sample

1.2 实验设备

日本岛津公司的AG-X 100KN电子万能试验机，测量分辨率0.01N；0.5级全自动引伸计。

1.3 实验方法

分别采用应变-应变控制、应变-行程控制、应力-应变控制和应力-行程控制四种控制方式，每种控制方式做三组实验，每组实验做3根试样，最后取3根试样实验结果的平均值作为最终的测试结果进行对比分析。其中，应变速率和横梁位移速率的转换公式为：横梁位移速率=应变速率×试样的平行长度。实验方法详见表2。

2 结果与讨论

不同控制方式下的室温拉伸实验结果见表3。图3为方法一、方法二中每组实验平均屈服强度和抗拉强度直观对比图，图4为方法三、方法四中每组实验平均屈服强度和抗拉强度直观对比图。

表2 实验方法

表3 实验结果(平均值)

图3 方法一、二中每组平均屈服强度和抗拉强度对比Fig.3 Comparison of average yield strength and tensile strength of each group in method 1 and 2

由图3、图4可以看出，方法一与方法二中，相对应的3组实验结果的屈服强度最大相差8 MPa，最小相差2 MPa；抗拉强度最大相差5 MPa，最小相差0。方法三与方法四中，相对应的3组实验结果：屈服强度的最大相差9 MPa，最小相差0；抗拉强度的最大相差4 MPa，最小相差0。

图4 方法三、四中每组平均屈服强度和抗拉强度对比Fig.4 Comparison between average yield strength and tensile strength of each group in method 3 and 4

方法一与方法二在第一阶段均使用相同的应变速率进行实验，所测得的屈服强度存在一定的误差；第二阶段分别使用应变速率和应变速率等效转换成的横梁位移速率控制进行实验，所测得的抗拉强度比较接近。同理，方法三与方法四所测得的屈服强度也存在一定的误差，所测得的抗拉强度也比较接近。

因四种实验方法中所测得的屈服强度均存在一定的误差，故不能单纯以实验结果来筛选理想的实验方法。因此，在满足国家标准GB/T 228.1—2010的前提下，结合生产中检验的实际情况，下面从实验效率(即实验用时长短)、对设备(引伸计)的损耗情况和曲线的完整性三方面对本次实验结果进行讨论分析。

四种实验方法中，综合考虑每种方法的第3组实验都是相对速率最快的，因此实验过程用时也相应最短的。图5～图7分别为四种控制方法中用时最短的第3组实验时间-载荷曲线对比图。

由图5、图6可知，方法一与方法二在第一阶段(应变速率控制)转换到第二阶段(应变速率控制和横梁位移速率控制)时，时间-载荷曲线上出现不连续性，而方法三与方法四在第一阶段(应力速率控制)转换成第二阶段(应变速率控制和横梁位移速率控制)时，时间-载荷曲线上没有出现不连续性，并且曲线比较平滑、完整。同时可以看出，方法一与方法二所用的实验时间基本相近；方法三与方法四所用的实验时间基本相近。