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金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-03 19:10:03 更新時(shí)間：2025-08-02 19:10:03

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)檢測(cè)

金屬材料線材（如鋼絲、銅絲、鋁絲等）在加工和使用過(guò)程中，常常需要承受反復(fù)彎曲應(yīng)力作用。反復(fù)彎曲試驗(yàn)是評(píng)估這類(lèi)線材的塑性變形能力、抗疲勞性能以及表面質(zhì)量與內(nèi)部缺陷對(duì)韌性影響的關(guān)鍵手段。該試驗(yàn)對(duì)于確保線材在后續(xù)加工（如絞線、編織、彈簧繞制）和最終應(yīng)用（如電纜芯線、鋼絲繩、彈簧、金屬絲網(wǎng)等）中的可靠性和耐久性至關(guān)重要。通過(guò)模擬線材在實(shí)際服役或加工中經(jīng)歷的反復(fù)彎曲工況，該試驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地反映材料抵抗彎曲疲勞破壞的能力，是線材生產(chǎn)質(zhì)量控制、新產(chǎn)品研發(fā)和材料性能認(rèn)證中不可或缺的檢測(cè)項(xiàng)目。

檢測(cè)項(xiàng)目

反復(fù)彎曲試驗(yàn)的核心檢測(cè)項(xiàng)目是測(cè)定金屬線材在承受規(guī)定條件的反復(fù)彎曲應(yīng)力直至斷裂時(shí)所經(jīng)歷的彎曲次數(shù)（通常稱(chēng)為“反復(fù)彎曲次數(shù)”或“彎曲壽命”N_b）。這個(gè)數(shù)值直接表征了線材的韌性和耐彎曲疲勞性能。試驗(yàn)過(guò)程中還需觀察斷裂位置、斷口形態(tài)以及是否在彎曲處出現(xiàn)裂紋、起皮等缺陷，這些也是評(píng)估材料性能的重要方面。該試驗(yàn)主要用于評(píng)估材料的塑性、韌性及對(duì)局部應(yīng)力的敏感性。

檢測(cè)儀器

執(zhí)行金屬線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)的核心設(shè)備是專(zhuān)用的反復(fù)彎曲試驗(yàn)機(jī)（也稱(chēng)為線材彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)）。其主要構(gòu)成部件包括：

1. 夾持裝置：用于牢固、同軸地夾持試樣的一端，通常由鉗口或夾具組成，可沿垂直方向進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

2. 彎曲臂/撥桿：帶有規(guī)定半徑的彎曲圓柱（即彎曲模）。試樣未夾持的一端穿過(guò)并緊貼此彎曲圓柱。彎曲臂（或撥桿）圍繞其軸心在水平面內(nèi)作90°（或180°）的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)（即彎曲和反向彎曲）。彎曲圓柱的半徑r是試驗(yàn)的關(guān)鍵參數(shù)，其尺寸需嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3. 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：提供動(dòng)力使彎曲臂（撥桿）和夾持裝置按照設(shè)定的速度和角度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

4. 計(jì)數(shù)器：自動(dòng)記錄并顯示試樣斷裂前所經(jīng)歷的完整彎曲（一個(gè)往復(fù)周期計(jì)為一次彎曲）次數(shù)。

5. 試樣校直裝置（可選）：確保放入試驗(yàn)機(jī)前的試樣是平直的。

試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能保證試樣在彎曲過(guò)程中只承受彎曲應(yīng)力，避免受到扭曲或拉伸。

檢測(cè)方法

金屬線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)流程一般包括以下步驟：

1. 試樣制備：從待測(cè)線材上截取規(guī)定長(zhǎng)度的試樣（通常為100-500mm）。試樣應(yīng)盡可能平直，表面應(yīng)清潔無(wú)損傷。如必要，可使用木槌或軟金屬錘在木板上輕輕校直，但不得損傷試樣表面或改變其性能。

2. 選擇彎曲圓柱半徑：根據(jù)線材的公稱(chēng)直徑（d）和適用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 238, ISO 7800等）的規(guī)定，選擇對(duì)應(yīng)的彎曲圓柱半徑（r）。通常r是d的倍數(shù)（如3d, 5d, 10d等）。

3. 安裝試樣：將試樣一端牢固地夾持在試驗(yàn)機(jī)的夾持裝置中，確保其軸線與彎曲圓柱軸線垂直。將試樣另一端穿過(guò)彎曲圓柱，使其緊貼圓柱表面。注意： 夾持點(diǎn)與彎曲圓柱接觸點(diǎn)之間的距離（支距）也有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4. 設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)：設(shè)定彎曲臂（撥桿）的往復(fù)速度（通常在60次/分鐘以?xún)?nèi)）和彎曲角度（標(biāo)準(zhǔn)通常為90°或180°往復(fù)）。

5. 進(jìn)行試驗(yàn)：啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)。彎曲臂（撥桿）帶動(dòng)試樣圍繞彎曲圓柱進(jìn)行反復(fù)彎曲（彎曲、回直、反向彎曲、再回直，此為一個(gè)完整彎曲循環(huán)）。計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。

6. 試驗(yàn)終止與記錄：持續(xù)試驗(yàn)直至試樣斷裂。記錄計(jì)數(shù)器顯示的彎曲次數(shù)（N_b），即該試樣的反復(fù)彎曲次數(shù)。同時(shí)觀察并記錄斷裂位置（是否在彎曲部位）、斷口情況以及彎曲處是否有早期裂紋、起皮等缺陷。每個(gè)樣品通常需測(cè)試多個(gè)試樣（如3-5個(gè)），取算術(shù)平均值作為結(jié)果。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

金屬線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)需遵循嚴(yán)格的國(guó)家、國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保試驗(yàn)結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性。常用的標(biāo)準(zhǔn)包括：

GB/T 238-2013 《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法》： 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了試驗(yàn)原理、試樣、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)程序和結(jié)果報(bào)告等。

ISO 7800:2012 《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)》： 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)，與GB/T 238內(nèi)容基本一致，是國(guó)際上廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)。

ASTM E290-14 《Standard Test Methods for Bend Testing of Material for Ductility》： 美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，其中包含線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法。

EN ISO 7800:2015： 歐洲標(biāo)準(zhǔn)，等同采用ISO 7800。

JIS Z 2248:1998 《金屬材料彎曲試驗(yàn)方法》： 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也包含了線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法。

特定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)： 許多針對(duì)具體線材產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)（如鋼絲繩、預(yù)應(yīng)力鋼絲、彈簧鋼絲、焊絲等標(biāo)準(zhǔn)）中，也會(huì)規(guī)定反復(fù)彎曲試驗(yàn)作為強(qiáng)制性或推薦性的檢測(cè)項(xiàng)目，并可能提出特定的彎曲半徑、彎曲次數(shù)要求或合格判定準(zhǔn)則。例如：GB/T 5223（預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲）、GB/T 8918（重要用途鋼絲繩）、GB/T 4357（冷拉碳素彈簧鋼絲）等。

進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，必須根據(jù)被測(cè)線材的用途和客戶(hù)要求，嚴(yán)格選用對(duì)應(yīng)的、現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)版本。