不透性石墨材料试验方法
第10部分:抗拉强度
1范围
本文件描述了不透性石墨材料抗拉强度的试验方法。
本文件适用于试验温度为400℃以下的不透性石墨材料抗拉强度的测定。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 13465.1不透性石墨材料试验方法第1部分:总则
3术语和定义
GB/T 13465.1界定的术语和定义适用于本文件。
4试验设备、仪器
4.1拉伸试验机
拉伸试验机应符合GB/T 13465.1的规定。
4.2夹具
4.2.1夹具材料应选用正火加回火的15CrMoR,也可选用在试验条件下不发生变形的其他耐高温金属材料。
4.2.2夹具与试样的连接形式见图1。
4.2.3不透性石墨块抗拉强度试样测试用夹具的结构型式、主要尺寸及其偏差应符合图2的要求。
4.2.4不透性石墨管抗拉强度试样测试用夹具的结构型式、主要尺寸及其偏差应符合图3的要求。
标引序号说明:
1—夹具下拉杆;
2—试样;
3—夹具上拉杆。
图1夹具与试样连接型式
单位为毫米
图2不透性石墨块抗拉强度试样测试用夹具结构型式
单位为毫米
图3不透性石墨管抗拉强度试样测试用夹具结构型式
4.3游标卡尺
游标卡尺应符合GB/T 13465.1的规定。
4.4加热箱
4.4.1加热箱与夹具、试样的连接形式见图4。
标引序号说明:
1—夹具下拉杆;
2—加热箱;
3—测温热电偶、测温仪表;
4—试样;
5—保温棉;
6—夹具上拉杆。
图4加热箱与夹具、试样连接型式
4.4.2加热箱固定在一个装置上,并保证加热箱可前后或上下移动;试验时,加热箱可固定在适当的位置。
4.4.3加热箱的性能应符合下列要求:
a)最高试验温度为450℃;
b)保证在试样试验段,距试样表面10 mm范围内的空间温度差不超过2℃;
c)能在40℃~400℃之间的任一温度恒定,且温度波动范围不超过2℃。
4.5测温仪表
测温仪表的精度等级为1.0级。
4.6热电偶
热电偶的量程为0℃~600℃,准确度为±0.5℃。
5试样
5.1试样取样、制样应符合GB/T 13465.1的有关规定。
5.2不透性石墨块抗拉强度试样的结构型式、尺寸及其偏差应符合图5的要求。
单位为毫米
标引符号说明:
L—有效断裂部位长度。
图5不透性石墨块抗拉强度试样
5.3不透性石墨管试样的结构型式、尺寸及其偏差应符合图6~图8的要求,制作方法见附录A。
单位为毫米
标引序号说明:
1—粘接缝。
图6φ32 mm/φ22 mm不透性石墨管抗拉强度试样
单位为毫米
标引序号说明:
1—粘接缝。
图7φ38mm/φ25 mm不透性石墨管抗拉强度试样
单位为毫米
标引序号说明:
1—粘接缝。
图8φ50 mm/φ36 mm不透性石墨管抗拉强度试样
5.4制作不透性石墨管抗拉强度试样的石墨管直线度应小于或等于0.1 mm。
5.5不透性石墨块抗拉强度试样的表面粗糙度Ra≤3.2μm。
5.6试样有效断裂部位不应有影响试验结果的裂纹、缺损、孔洞、凹凸不平、树脂瘤等缺陷。
5.7每组试样应不少于5个有效试件。
6试验步骤
6.1测量试样尺寸
6.1.1对试样进行编号。
6.1.2不透性石墨块抗拉强度试样外径测量:用游标卡尺在试样有效断裂部位测量3处,每处测互相垂直的直径各一次,计算6个测量数据的算术平均值为试样外径。
6.1.3不透性石墨管抗拉强度试样外径、内径测量方法:
a)外径测量:用游标卡尺在试样有效断裂部位测量3处,每处测互相垂直的外径各一次,计算6个测量数据的算术平均值为试样外径;
b)内径测量:用游标卡尺在试样两端管口处测量试样内径,每端测互相垂直的内径各一次,计算4个测量数据的算术平均值为试样内径。
6.2常温试验
6.2.1先将试样安装在上夹具、下夹具内,再将夹具连接在试验机上,保证试样处于自然下垂状态。试样与夹具的接触面应完全紧密贴合,不应存在目视可见的间隙,否则,应分析原因。
6.2.2开启试验机,设定加载速度在10 mm/min~15 mm/min之间,使试验机平稳施加载荷,直至试样断裂,读取载荷值。
6.2.3试验时,保证试样与夹具的接触面完全紧密贴合,不歪斜,否则,试验结果无效。
6.3高温试验
6.3.1移动加热箱,使加热箱的上、下孔与试验机拉伸头处于同一轴线上。
6.3.2将试样安装在上夹具、下夹具内,放入加热箱,将夹具上拉杆、下拉杆与试验机连接,连接好后试样处于自然下垂状态。试样与夹具的接触面应完全紧密贴合,不应存在目视可见的间隙,否则,应分析原因。
6.3.3夹具上拉杆、下拉杆与试验机连接好后,夹具上拉杆、下拉杆与加热箱的上孔、下孔应有一定的间隙,试验时,拉杆与孔内壁应不发生摩擦。
6.3.4关闭加热箱箱门,用保温棉封堵上拉杆、下拉杆与加热箱上孔、下孔之间的间隙。
6.3.5设定试验温度,开启加热箱电源,以3℃/min~5℃/min加热速率开始加热,当加热箱温度达到试验温度后恒温15 min以上。
6.3.6按照6.2.2、6.2.3的要求进行试验。
7结果计算
7.1按公式(1)计算不透性石墨块试样的抗拉强度。
σb=4P/πD2…………………………(1)
式中:
σb—试样的抗拉强度,单位为兆帕(MPa);
P—试样断裂时的载荷值,单位为牛顿(N);
π—圆周率,取π=3.14;
7.2按公式(2)计算不透性石墨管试样的抗拉强度。
σb=4P/π(D2-d2)…………………………(2)
式中:
σb—试样的抗拉强度,单位为兆帕(MPa);
P—试样断裂时的载荷值,单位为牛顿(N);
π—直径,取,1;米(mm);
d—试样内径,单位为毫米(mm)。
7.3试验结果处理按GB/T 13465.1的有关规定。
8试验报告
试验报告应符合GB/T 13465.1的规定。
附录A
(资料性)
不透性石墨管抗拉强度试样制样方法
A.1按照5.3规定的尺寸加工不透性石墨管试样两端的夹持端。夹持端的内径与不透性石墨管外径相同,尺寸偏差为正偏差。夹持端内孔表面粗糙度Ra≤3.2μm。
A.2将加工好的夹持端沿轴线锯为对称的两瓣。
A.3用金相砂纸轻轻打磨不透性石墨管和夹持端的粘接面,清除干净表面粉尘。
A.4在不透性石墨管和夹持端的粘接面上均匀涂抹一层粘接剂,粘接剂为纯树脂,粘接剂涂遍粘接面,尽可能薄,待粘接剂有一定粘性后,将两瓣夹持端粘接在不透性石墨管上,然后放在固定模具(见图A.1)内,固定模具的内锥面与4.2.4规定的试样夹具的内锥面的结构型式、尺寸及其偏差相同,推压夹持端,使夹持端与模具内锥面和不透性石墨管外表面紧密贴合,待粘接剂完全固化后,取下试样。
标引序号说明:
1—平台;
2—压紧螺栓;
3—固定模具;
4—试样夹持端;
5—不透性石墨管试样;
6—支撑块。
图A.1不透性石墨管试样粘接固定模具结构型式
A.5用同样的方式粘接试样另一端的夹持端。
