[发明专利]铸件标准力学性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程力学技术领域，尤其涉及一种铸件标准力学性能测试方法。

背景技术

结构铸件的设计者要满足结构铸件需要承受的负荷，就必须知道构成该结构铸件的力学性能。理论上，铸件的材料力学性能是与几何形状和尺寸无关的，仅反映材料特性的性能，例如强度就是单位面积上能够承受的力。但是实际在工程上应用时，铸件的平面应力状态与三向应力状态的比例、截面惯性矩和极惯性矩会随着铸件的形状和尺寸变化而变化，同时人们要测试材料的力学性能就必须使用该材料制成的具有一定形状和尺寸的试样进行测试，因此工程上规定了测试力学性能的标准形状和尺寸的试样，所测得的力学性能即为工程上该材料的标准力学性能，也就是列出在材料手册上的力学性能数据。

在工程上实际使用的结构铸件的形状和尺寸大多不同于标准试样的形状和尺寸，为了保险起见，需要在材料的标准力学性能数据上加一个经验系数。而这个经验系数一般由经验数据积累得来，积累数据越多，经验系数就越可靠，而并无理论依据。

目前对于复杂结构和/或含薄壁、细小直径尺寸的铸件的构成材料的力学性能最接近其标准力学性能的测试方法就是直接在复杂形状和含有薄壁、小直径尺寸的结构铸件上组联其构成材料的手册上规定的标准形状和尺寸的力学性能试样。原铸件上本来不包含这部分构造，因此认为这部分构造的力学性能就是该铸件构成材料的标准力学性能显然不合逻辑。而直接从铸件上切取力学性能试样不仅要破坏铸件产品本身，而且测到的力学性能也不是铸件构成材料的标准力学性能。材料的标准力学性能测试必须采用材料手册上规定的标准形状和标准尺寸的力学性能试样来测试。以材料强度为例，材料的强度不仅取决于材料的原子键合力以及位错运动阻力，而且还与材料的几何形状和尺寸有关。这主要是两个方面，一个是与应力状态有关；另一个是与截面惯性矩有关。与应力状态有关是因为，材料的三向应力与平面应力的比例越大，即，受力部位的体表比越大，表现出的强度越高。另一方面还与受力截面的截面惯性矩有关，截面惯性矩反映的是截面抗弯曲的能力，此能力越强也表现为强度越高。而实际上这些都是几何形状和尺寸因素对强度的贡献。

因此目前依据材料的标准力学性能来评估铸件的标准力学性能存在一定的缺陷和不可靠性，为了计算工程结构铸件的承受负荷以确保安全，急需一种具有严格理论依据的测试铸件标准力学性能的方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种铸件标准力学性能测试方法，用以解决现有结构铸件因其几何形状和尺寸的因素无法切取符合材料手册规定的标准力学试棒，因此无法获得铸件标准力学性能数据的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种铸件标准力学性能测试方法，包括以下步骤：

(1)解剖铸件，获得所述铸件的微观组织照片；

(2)以所述铸件的铸造工艺为基准，分别向高温段、低温段推延选取多组试棒浇注工艺，按照每组所述试棒浇注工艺分别浇注成符合材料手册要求的标准力学试棒；

(3)解剖每组所述标准力学试棒并获取微观组织照片，然后与步骤(1)中微观组织照片对比，选出与步骤(1)中微观组织最接近的标准力学试棒；

(4)将步骤(3)中选出的标准力学试棒所对应的试棒浇注工艺作为最佳浇注工艺重新浇注成符合材料手册要求的标准力学试棒；

(5)测试步骤(4)中所述标准力学试棒的力学性能，获得所述铸件的标准力学性能，微观组织直接决定着铸件的力学性能，因此将与铸件微观组织照片最接近的标准力学试棒的力学性能作为铸件的标准力学性能，能够避免形状和尺寸对力学性能的影响，从根本上将铸件的标准力学性能用同微观组织的标准力学试棒的力学性能代替，具有严格的理论依据。

进一步地，步骤(1)中所述铸件微观组织照片为铸件承受力学负荷最大部位的微观组织照片，将铸件承受力学符合最大部位的力学性能作为铸件整体的标准力学性能能够保证铸件在使用过程中安全性。

进一步地，以所述铸件的铸造工艺为基准，分别向高温段、低温段推延选取的所述多组试棒浇注工艺均大于等于3组，目的在于得到能够铸造出具有铸件承受力学负荷最大部位的微观组织的符合材料手册要求的标准力学试棒，所述试棒浇注工艺组数选取的越多，所选取的最佳浇注工艺浇注的标准力学试棒的微观组织与所述铸件的微观组织越接近，所测得的铸件标准力学性能就越接近真实值。

进一步地，所述浇注工艺包括浇注温度和模壳温度。

进一步地，步骤(2)和步骤(4)中所述材料手册根据所述铸件材料的种类进行选择。

本发明有益效果如下：