Gleeble—1500试验机的热模拟技术

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8 5 0 ℃. 9 5 0 ℃. 1 0 S 0 ℃, 1 1 0 0 ℃ 时 在 Gl e e b l e 一
1 5 0 0试 验机 上所 得 的 0 9 V 钢 真应力 一 真应 变
图 2 用于 G l e e b l e -1 5 0 0 试验 矶的高温
控 伸 试 样
曲线 。 从 曲线 中可见 , 在 变形温度 为 9 5 0 C以 上时, 试样 变形 过 程 中均 发生 奥 氏体 动态 再
G l e e b l e -i 5 0 0上 得到 的控 轧控 冷试样 可 用 作
金 相组织观 察 、 冲击试验 缺 1 : 3 拉 伸试验 。
变形温度的真应力一 真应变曲线
3 . 3 焊 接热 影响 区模拟试 验 由于 焊接 热 影响 区 ( 以下 简 称 HA Z) 的 加 热和 冷 却过 程有 一 定 的特 殊性 。 在 不 同厚 度、 不 同线 能量 的情况下 , 其加热 和冷却过 程
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攀 钢 技 术 结晶现象 , 而且 随变形 温度降低 , 奥 氏体 发生
・ 4 3・
图 6所示 的应 力 桧驰 曲线 , 从 应力 橙驰 曲线 中可判 定组织变 化 以及 微量元 素的沉淀析 出 强化现象 。
试验 温度 : 9 5 0c 变形速辜: 1 o s
品生 产过 程 提 供可靠 的技术 数据 及分析判 断
设 备 的最 大 加热 功 率 为 7 5 k w, 6 am r 试 佯 的最大 升 温速 度 为 I O 0 0 ' C/ s . 冷 却时 可 通过 热 传导 、 喷气 、 喷水 等方法 达到 不同级 别
的冷速 。
依据 . 因 此越 来 越 广 泛地 引起工 程 界及 科 学 界 的重视 。 从4 0 年 代末 世界上 第 一台热模 拟
拟 试 验机 。 使 中国 的热 模 拟技 术 及 应用 水 平 得到 了迅 速进 展。 。 。攀 钢钢研院 于 1 9 8 8年 引进 了美 国 D u f f e r公 司 生 产 的 G l e e b l e 一
试 验的参 数模拟过 程 采用计算 机全 过程
控制。 试验 参数采 用该机专 用 GP L语言 编程
输入. 编程方式 见表 1 。 在表 格的每 一栏 里填
人 工艺 要求的试 验参数 。 试 验过 程 的控制 参 数 可 以是 温 度 和力 .
温度 和应力 或温 度与应变 同时进行 。应力 包 括真应力、 工程 应力 . 应 变 包括 真 应 变 、 工 程
应变 . 其中真应 力的控制是通过 差动式 C —
试 验结果 的参 数采集 可 以有 8个通 道 同
时进行 . 每个 通道均 可进 行 : 力、 应力 温度 、
全模拟装 置 。 该 装置 由计 算机 、 模拟 参量控 制
行程 ( 变形量) C 一应变 ( 沿试 样直径 方 向变
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4 2-
度为1 9 6 0 N/ s 。
种 类 型 的热 模 拟 试 验 机 在 世 界 各 地 相 继 涌
现. 其功能 日趋 扩大 和完 善 , 控制 方式 也 日趋
成熟 。 中国自6 0年 代初到 8 o年代 中期 。 一些 高等 院校及 科研 单位 先后研 制 了多 种型 号的 热模拟 试验装 置 。近 1 0 年来 又从 美 国、 日本 引进 了 2 0 余 台 目前 世界上最先 进 的热/ 力 模
验。
G1 e e b l e 一1 5 0 0试 验 机 的加 热 特点 是 低 电压 、 大 电流 。 所 以将 该 设备 用 于电阻 焊 、 扩 散焊 的试 验是 比较 合 适 的 , 将试 佯 加工成
将试 样 进 行恒 温、 恒 应变 控制 就 可得 到
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是 不 同的 。 Gl e e b l e 一1 5 0 0试验机 配备 了专 用 的埋 弧 焊 HAZ软 件 , 该 软 件 可 根 据 用 户 提
图 5为变 形 速 率 一1 5 s 时 P D : 钢 的 真应力一 真 应变 曲线 , 从 曲线中可 以得 到不 同 变形温 度 时 , 一定 变 形 程度 下该 钢 的变 形 抗
因此 , 模拟 扩 散焊也是 方便的 。 3 . 5 熔 化温度 测试 Gl e e b l e 一1 5 0 0试 验 机 的温 度 除计 算 机
控树 外 还 可进行 遥 控微 调 . 温 度 微调 的范 围
装 置 在 美 国诞 生 以 来“ . 世 界 各 国对 热 模拟 技 术及 有 关 测试 装 置 进行 大 量研 究 工 作 . 各
设备 的液 压系统分成 常规变 形和 高速变 形 两档 。常规 变形 的最 大载荷 为 3 t . 最 大变 形 速度 为 3 0 mm/ s . 高速 变 形 的最 大载 荷 为 9 t . 最 大变 形速 度 为 4 0 0 mm/ s . 最 大 出 力 速
1 9 9 5 年第 l 8卷 第 2 期
图1 G I  ̄Me -1 5 0 0 热 模 拟 机 原 理 图
表1 G |  ̄ e -l ¥ 0 0 试 验# 。 蝻程参数
形量) 、 试样 面积等参 量 的程序 值与实测值 的
检 测 。 将 试 验 得 到 的 结 果 通 过 专 门 的
l o 8
动态再 结 晶 所需 的形变 量增 大 } 当变形 温 度
为8 5 0 + ( 2 时, 奥 氏体 晶粒 不 发 生 动态 再 结 晶 现象 。
Hale Waihona Puke Baidu
A3
形量: 2 0 %
二 H 3
7 2
甚 3
1 、 / 一
H 2 H

0 6 0
1 . 2 0
工( 工为 7 4 0 am) r 的方 佯 , 对 电阻焊 来 说 只需 培定焊 件 的顶 紧 压力 . 焊 件 接触 时所 达到 的 温度 、 接 触 时 间, 加 热 后 发 生 塑 性 变 形 的距 离、 变形速 度及 变形后 的冷速 . 就 可进行模 拟
试验丁, 每次试验需试佯 2 根。 对于 扩散 焊 , 由于试验在真 空箱里进 行 ,
图5 P D 3 钢变形速率 E 为1 5 8 - I 时, 不 同
变形赶度 的真应力一 真应变曲线
如果 将 高温 压缩 、 拉 伸参 数交 替进 行 控
制就 可以在该 机上 进行 高温疲劳 试验 。 将试 佯 进行 恒 温恒 载 控制 。 监 洲 试样 的
应 变一 时 间关 系 曲线就 可 以进行 高 温蠕 变 试
s t r a i n传感 器 及时 测得 的直径 量进 行 反馈 运 算达 到 的 。 力 的施加是措 水平 方 向的单 向力 。 温度 的控制 是将 热 电偶 直接焊 在试 样上进 行
的。
可分为直 接通 电 电阻 加热 及高 频感应加热 两
大 类 型 。Gl e e b l e 一1 5 0 0试 验 机 是 一 台集 温 度、 压力 、 应 变参 数控 制于 一机 的电阻加热 式
高 温变 形 抗力 , 另一 方 面也可 用 于 判断 试 样
的组 织变 化 . 采 用的试 佯见 图 3 图 中台 阶深
为l mm. 用于填 充润 滑剂 以减小 试样变 形 时 的摩擦 力 . 从而 达 到 减小 变形 造 成 的 中间鼓 凸现 象 , 提 高试验 数据 的准确度 。
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攀 钢 技 术
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耳 孕
G l e e b l e 一1 5 0 0 试 验 机 的热 模拟 技 术
方淑 芳
— — — — 一
I 2
( 攀 钢钢 研院 )
摘 要 简述 了 Gl e e b l e -1 5 0 0热棋拟试验机的工作原理 功 能及 应用范 目, 表明了该试 验手段在
力。
供 的线能量 。 预热 温度 、 峰值温度提 供焊件 不 同 区域 的 HA Z曲线 .经 模拟 试验 后 的试 佯 可 用于冲击 试验 , 缺 口拉 伸试验 , 从 而进行 材 料 的可 焊 性分 析 , 探讨材 料在焊 接过 程 中产 生 冷热裂纹 的原 因等等 。 象1 5 Mn VN 锕 的可
3 . 2 高温 压缩试验

高温 压缩试验 一方 面可 用于检验 试样 的
AS YS T软件 处理 。结果可 以 用打印机 输出 . 也 可 以用绘 图仪 绘 出曲线 , 曲线 的横坐 标 、 纵
坐 标可 按需选 择 。 3 Gl e e b l e -1 5 0 0 试 验机 的功 能 3 . 1 高温 拉伸 试验 高 温拉伸 试验 主要是 用于检 验材料 的高 温性能, 如高 温状 态 下材 料 的 : ( ) . . a . 采 用的试样 见 图 2 。试 样 中 , L的长度 为 太于 9 0 mm 的 不 定 值 . 可 按 实 际 需 要 改变 。 对于 有特殊 要求 的试验 也可 以加 工成 中间为
关 键 词 研 簦 ! ! 翟 ! 苎 里 三 茎 苎 一 隶 = ; 4 媳 4
1 引 言
柜、 试 样 台 液压系统、 真 空系 统 、 循 环 水 系 统、 冷 却装置 、 热 电偶 点焊装 置等组 成 。设 备
原理见 图 1 。
热 模 拟技 术 由于 能经 济而 有效地研 究材 料与 构 件 受热 , 或 同 时在 受 热与 受 力情 况 下 组织 与 性 能变 化 规律 . 为实 际 工程 结构 和 制
6 mm 的台 阶式 试样 。 由于 受加 热条件 的限 制, 该机提 供的 值 一般 为 : ( 即试 佯变形 区 长与试 样 直径 比为 2 )
图 3 高 温 压缩 试 样 示意 图
高 温变形 在变 形速 度较慢 时可 以得到 图 4所 示 的真 应 力一 真应 变 曲线 . 该 图 中的 曲线 为 变 形 速 率 = 0 . 1 s 一, 变 形 温 度 分 别 为
・ 4 4・
1 0 am XL( r L为 7 4 0 n u n ) 或 1 0 m mX 1 0 amX r
1 9 9 5年第 1 8卷第 2 期 进行 计算 机控 制 . 然 后 用遥控 装 置慢 慢将 温 度 升至试佯的熔点 。 由于 该机 加热方 式控 制 的灵活性 , 该 机 还 可进 行试 佯 的热疲 劳试 验 , 连 续带 钢 退火 试 验等等 。 4 结语
焊 性 探讨 及 V, Ti 在该 钢 HA Z中 固溶 析 出
真 压 至 值
行 为 的探 讨 , 这个 课题 的 HAZ模 拟试 验 就 是在 该机上 完成 的。 HAZ的 模拟 , 也可 以根据 实测 的工 艺进
行如 P D 3 钢 或其 它钢 轨 的焊接 工 艺 , 一般 是 按 用户提供 的实渊 工艺进行 的 。 3 . 4 相 同材 料 或不 同材 料 之 间 的 电阻 焊、 扩 散焊试 验
1 .8 0
2 4 0
3 0 0
懈持 时 』 s
图6 0 9 V钢不同成分 的应力松驰曲线
控轧控 冷试 验的原理 同高温 压缩是相 同 的 。如果在 进行 变形 的 同时再进行 冷却速度
的控制 , 就 可 以得 到 所 需 的 试 佯 了 . 从
图4 0 9 V钢变形速率 E 为0 . 1 s I 1 时, 不 同
1 5 0 0热 / 力 模 拟 试 验 机 该 机 自安 装 调 试 成 功后 , 已完 成 了热 模 拟试 样 1 5 0 0 0余件 + 为攀
钢科 研生 产作出 了重 大贡 献。 2 Gl e e b l e -1 5 0 0试验 机的特 点 迄 今 为止 . 热 模 拟试 验 装 置按 加 热方 式
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