怎样利用金属线材万能试验机进行金属线材的弯曲疲劳试验？

利用金属线材万能试验机进行金属线材的弯曲疲劳试验，需结合试验机的配置、标准要求及试样特性进行操作。以下是具体步骤及注意事项：

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一、试验准备

1. 确定试验标准

- 参考 GB/T 238-2013《金属材料线材反复弯曲试验方法》，明确试验参数（如弯曲角度、支辊半径、弯曲速率等）。

- 若涉及旋转弯曲试验，需遵循 GB/T 4909.5-2009 或相关行业标准。

2. 试样制备

- 尺寸要求：试样长度通常为100mm，直径或特征尺寸需符合标准（0.3~10mm）。

- 矫直处理：确保试样平直，允许轻微弯曲但无扭曲或表面损伤。若需矫直，使用木材或塑料工具，避免金属工具划伤表面。

- 表面处理：清洁试样表面，去除油污或氧化层，必要时进行抛光。

3. 设备调整

- 支辊与夹具设置：根据试样直径选择支辊半径（如圆形试样按标准表2选择），确保夹具与试样接触面平行，避免偏心弯曲。

- 张紧力施加：对细线材施加不超过公称抗拉强度2%的张紧力，防止试样滑动。

- 弯曲角度校准：设置为±90°，确保每次弯曲方向交替一致。

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二、试验操作流程

1. 安装试样

- 将试样一端固定于夹块，另一端穿过拨杆孔，确保试样轴线垂直于支辊轴线。

- 非圆形试样需调整夹持面，使其最大尺寸平行于夹持面。

2. 参数设置

- 弯曲速率：通常≤60rpm（或每秒≤1次），避免因速度过快导致试样过热或冲击。

- 终止条件：设定为试样完全断裂或出现肉眼可见裂纹，或按标准规定次数终止。

3. 启动试验

- 按下启动键，试样开始交替方向弯曲。观察试样状态，确保无异常振动或卡滞。

- 记录实时弯曲次数，部分试验机可自动停机并显示结果。

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三、结果判定与记录

1. 断裂分析

- 若试样在标距外断裂或存在明显缺陷（如夹具痕迹），试验结果无效。

- 记录最后一次断裂前的弯曲次数，作为有效数据。

2. 数据处理

- 统计平均疲劳寿命或绘制S-N曲线（需多组试样），分析材料耐疲劳性能。

- 结合断口形貌（如脆性断裂或塑性颈缩），评估材料失效机理。

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四、注意事项

1. 环境控制

- 试验温度一般为10~35℃，严格要求时需控制在23±5℃。

2. 设备维护

- 定期检查支辊硬度、夹具磨损情况，确保刚度和耐磨性。

- 校准弯曲臂与拨杆的垂直度，避免因机械偏差影响结果。

3. 安全防护

- 启动前确认急停按钮复位，防护门关闭，避免夹伤风险。

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五、设备适用性扩展

若万能试验机未配备专用弯曲模块，可通过外接旋转弯曲装置实现。例如：

- 旋转弯曲试验：施加恒定弯矩，试样以悬臂或四点弯曲形式旋转，记录断裂循环次数。

- 参数调整：根据材料特性（如高碳钢、铜合金）调整弯矩误差（≤1%）和转速（900~10000rpm）。

通过以上步骤，可高效完成金属线材的弯曲疲劳试验，为材料性能评估提供可靠依据。