不透性石墨材料試驗方法
第10部分:抗拉強度
1范圍
本文件描述了不透性石墨材料抗拉強度的試驗方法。
本文件適用于試驗溫度為400℃以下的不透性石墨材料抗拉強度的測定。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 13465.1不透性石墨材料試驗方法第1部分:總則
3術語和定義
GB/T 13465.1界定的術語和定義適用于本文件。
4試驗設備、儀器
4.1拉伸試驗機
拉伸試驗機應符合GB/T 13465.1的規(guī)定。
4.2夾具
4.2.1夾具材料應選用正火加回火的15CrMoR,也可選用在試驗條件下不發(fā)生變形的其他耐高溫金屬材料。
4.2.2夾具與試樣的連接形式見圖1。
4.2.3不透性石墨塊抗拉強度試樣測試用夾具的結構型式、主要尺寸及其偏差應符合圖2的要求。
4.2.4不透性石墨管抗拉強度試樣測試用夾具的結構型式、主要尺寸及其偏差應符合圖3的要求。
標引序號說明:
1—夾具下拉桿;
2—試樣;
3—夾具上拉桿。
圖1夾具與試樣連接型式
單位為毫米
圖2不透性石墨塊抗拉強度試樣測試用夾具結構型式
單位為毫米
圖3不透性石墨管抗拉強度試樣測試用夾具結構型式
4.3游標卡尺
游標卡尺應符合GB/T 13465.1的規(guī)定。
4.4加熱箱
4.4.1加熱箱與夾具、試樣的連接形式見圖4。
標引序號說明:
1—夾具下拉桿;
2—加熱箱;
3—測溫熱電偶、測溫儀表;
4—試樣;
5—保溫棉;
6—夾具上拉桿。
圖4加熱箱與夾具、試樣連接型式
4.4.2加熱箱固定在一個裝置上,并保證加熱箱可前后或上下移動;試驗時,加熱箱可固定在適當的位置。
4.4.3加熱箱的性能應符合下列要求:
a)最高試驗溫度為450℃;
b)保證在試樣試驗段,距試樣表面10 mm范圍內的空間溫度差不超過2℃;
c)能在40℃~400℃之間的任一溫度恒定,且溫度波動范圍不超過2℃。
4.5測溫儀表
測溫儀表的精度等級為1.0級。
4.6熱電偶
熱電偶的量程為0℃~600℃,準確度為±0.5℃。
5試樣
5.1試樣取樣、制樣應符合GB/T 13465.1的有關規(guī)定。
5.2不透性石墨塊抗拉強度試樣的結構型式、尺寸及其偏差應符合圖5的要求。
單位為毫米
標引符號說明:
L—有效斷裂部位長度。
圖5不透性石墨塊抗拉強度試樣
5.3不透性石墨管試樣的結構型式、尺寸及其偏差應符合圖6~圖8的要求,制作方法見附錄A。
單位為毫米
標引序號說明:
1—粘接縫。
圖6φ32 mm/φ22 mm不透性石墨管抗拉強度試樣
單位為毫米
標引序號說明:
1—粘接縫。
圖7φ38mm/φ25 mm不透性石墨管抗拉強度試樣
單位為毫米
標引序號說明:
1—粘接縫。
圖8φ50 mm/φ36 mm不透性石墨管抗拉強度試樣
5.4制作不透性石墨管抗拉強度試樣的石墨管直線度應小于或等于0.1 mm。
5.5不透性石墨塊抗拉強度試樣的表面粗糙度Ra≤3.2μm。
5.6試樣有效斷裂部位不應有影響試驗結果的裂紋、缺損、孔洞、凹凸不平、樹脂瘤等缺陷。
5.7每組試樣應不少于5個有效試件。
6試驗步驟
6.1測量試樣尺寸
6.1.1對試樣進行編號。
6.1.2不透性石墨塊抗拉強度試樣外徑測量:用游標卡尺在試樣有效斷裂部位測量3處,每處測互相垂直的直徑各一次,計算6個測量數據的算術平均值為試樣外徑。
6.1.3不透性石墨管抗拉強度試樣外徑、內徑測量方法:
a)外徑測量:用游標卡尺在試樣有效斷裂部位測量3處,每處測互相垂直的外徑各一次,計算6個測量數據的算術平均值為試樣外徑;
b)內徑測量:用游標卡尺在試樣兩端管口處測量試樣內徑,每端測互相垂直的內徑各一次,計算4個測量數據的算術平均值為試樣內徑。
6.2常溫試驗
6.2.1先將試樣安裝在上夾具、下夾具內,再將夾具連接在試驗機上,保證試樣處于自然下垂狀態(tài)。試樣與夾具的接觸面應完全緊密貼合,不應存在目視可見的間隙,否則,應分析原因。
6.2.2開啟試驗機,設定加載速度在10 mm/min~15 mm/min之間,使試驗機平穩(wěn)施加載荷,直至試樣斷裂,讀取載荷值。
6.2.3試驗時,保證試樣與夾具的接觸面完全緊密貼合,不歪斜,否則,試驗結果無效。
6.3高溫試驗
6.3.1移動加熱箱,使加熱箱的上、下孔與試驗機拉伸頭處于同一軸線上。
6.3.2將試樣安裝在上夾具、下夾具內,放入加熱箱,將夾具上拉桿、下拉桿與試驗機連接,連接好后試樣處于自然下垂狀態(tài)。試樣與夾具的接觸面應完全緊密貼合,不應存在目視可見的間隙,否則,應分析原因。
6.3.3夾具上拉桿、下拉桿與試驗機連接好后,夾具上拉桿、下拉桿與加熱箱的上孔、下孔應有一定的間隙,試驗時,拉桿與孔內壁應不發(fā)生摩擦。
6.3.4關閉加熱箱箱門,用保溫棉封堵上拉桿、下拉桿與加熱箱上孔、下孔之間的間隙。
6.3.5設定試驗溫度,開啟加熱箱電源,以3℃/min~5℃/min加熱速率開始加熱,當加熱箱溫度達到試驗溫度后恒溫15 min以上。
6.3.6按照6.2.2、6.2.3的要求進行試驗。
7結果計算
7.1按公式(1)計算不透性石墨塊試樣的抗拉強度。
σb=4P/πD2…………………………(1)
式中:
σb—試樣的抗拉強度,單位為兆帕(MPa);
P—試樣斷裂時的載荷值,單位為牛頓(N);
π—圓周率,取π=3.14;
7.2按公式(2)計算不透性石墨管試樣的抗拉強度。
σb=4P/π(D2-d2)…………………………(2)
式中:
σb—試樣的抗拉強度,單位為兆帕(MPa);
P—試樣斷裂時的載荷值,單位為牛頓(N);
π—直徑,取,1;米(mm);
d—試樣內徑,單位為毫米(mm)。
7.3試驗結果處理按GB/T 13465.1的有關規(guī)定。
8試驗報告
試驗報告應符合GB/T 13465.1的規(guī)定。
附錄A
(資料性)
不透性石墨管抗拉強度試樣制樣方法
A.1按照5.3規(guī)定的尺寸加工不透性石墨管試樣兩端的夾持端。夾持端的內徑與不透性石墨管外徑相同,尺寸偏差為正偏差。夾持端內孔表面粗糙度Ra≤3.2μm。
A.2將加工好的夾持端沿軸線鋸為對稱的兩瓣。
A.3用金相砂紙輕輕打磨不透性石墨管和夾持端的粘接面,清除干凈表面粉塵。
A.4在不透性石墨管和夾持端的粘接面上均勻涂抹一層粘接劑,粘接劑為純樹脂,粘接劑涂遍粘接面,盡可能薄,待粘接劑有一定粘性后,將兩瓣夾持端粘接在不透性石墨管上,然后放在固定模具(見圖A.1)內,固定模具的內錐面與4.2.4規(guī)定的試樣夾具的內錐面的結構型式、尺寸及其偏差相同,推壓夾持端,使夾持端與模具內錐面和不透性石墨管外表面緊密貼合,待粘接劑完全固化后,取下試樣。
標引序號說明:
1—平臺;
2—壓緊螺栓;
3—固定模具;
4—試樣夾持端;
5—不透性石墨管試樣;
6—支撐塊。
圖A.1不透性石墨管試樣粘接固定模具結構型式
A.5用同樣的方式粘接試樣另一端的夾持端。
