铜件试样制作要求.docx
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铜件试样制作要求
电机铜件试样制作要求
一、电机铜件产品
电机铜件:
是我们公司的产品内部命名的类产品名称,是指以铜基材质制造的端环（导电环）、导条（导电排）、护环等,用于轨道交通、风力发电等转子电机部件。
1.检测项目：
力学性能：
抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、硬度
O
OA段，试样处于弹性变形阶段，应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消失，σe为材料的弹性极限，它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。
AB段，试样进入屈服阶段，当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。
塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。
这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点，由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。
BC段，试样进入均匀塑性变形阶段。
必须进一步增加外力才能使试样继续被拉长。
当应力达到σb时试样的均匀变形阶段结束，此最大应力σb称为材料的强度极限或抗拉强度，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。
断后延伸率：
试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数：
A=ΔL/L×100%。
A表示是短比例试样断后延伸率，A11.3为长比例试样的断后延伸率。
硬度：
一般指压入硬度，主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。
由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。
布氏硬度（HB）是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。
维氏硬度（HV）以49.03～980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小（Hv=18.173P/d2）。
电性能：
电阻率（可与电导率、导电率互相换算）
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。
在常温下（20℃时），某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。
电导率的物理意义是表示物质导电的性能，电导率是电阻率的倒数。
导电率是导体电导率与纯铜电导率的比值，以百分数表示。
1913年，国际退火铜标准确定:
采用密度为8.89g/cm3、长度为1m、质量为1g、电阻为0.15328欧姆的退火铜线作为测量标准。
在20摄氏度下，上述退火铜线的体积电阻率为1.7241μΩ·cm,（或电导率为58.0MS/m）时确定为100%IACS（国际退火铜标准）
1.7241μΩ·cm=58.0MS/m（兆西门子每米）=100%IACS
其他要求：
金相、成分检测
其中最常取样的是力学性能试样，其试样要求也是最高，下面主要介绍力学性能试样的制取。
二、取样
1、试样
试样：
就是经机加工或未经机加工后具有合格尺寸，且满足试验要求状态的样坯。
对于力学性能试样，由于在不同产品或同一产品不同位置取样时，力学性能都会有差异，而很多力学性能试验都带有破坏性，只能抽取一批材料或在产品中某一部位进行试验，根据试验的结果对这批材料的质量做出某种判别，因此，试样的真正意义在于它代表所在的一批产品，这样，正确取样就成了准确判定材料性能的重要环节。
（GB-T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备此标准也可用于其他金属的取样）
2、取样的原则
取样部位、取样方向和取样数量被成为取样三要素。
它们对材料性能试验结果影响较大。
（1）取样部位由于金属材料在冷热变形加工过程中，变形量不会处处均匀，材料内部的各种缺陷分布和金属组织也不均匀，因此，在产品的不同部位取样时，力学性能试验结果必然不同。
在导条取样的过程中，为跟踪产品不同部位的性能，需要区分头中尾，且需要区分是哪一层退火炉。
（2）取样方向轧制和锻造时，金属沿加工变形方向流动，晶粒被拉长并排成行，且夹杂也沿加工变形方向排列，由此造成材料性能的各向异性。
如薄板材纵向试样的抗拉强度，下屈服强度都高于横向试样，断面收缩率更使远远大于横向试样。
（3）取样数量某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏感，因此一个试样的试验结果可能不足以可信，但取数量太多，则造成人力、材料和时间的浪费，为了确定最小取样数量，须根据试验类型，产品和材料性能的用途，试验结果的分散性以及经济因素对具体问题进行具体分析。
3、样坯切取
常用的样坯切取方法有冷剪法、火焰切割法、砂轮片切割法、锯切法等，无论采取哪种方法，都应遵循以下原则。
（1）试料应有足够的尺寸，以保证能够机加工出合格的试样进行规定的试验。
（2）取样时，应对样坯和试样做出不影响其性能的标记，以保证始终能识别取样位置和方向。
（3）取样的方向应按产品标准规定或双方协议执行。
（4）切取样坯时，应防止因过热、加工硬化而影响其性能。
5、试料状态
导条取样的状态主要有：
端环（护环）取样的状态主要有：
对于新产品试制，可能对每个状态下的产品都需要取样，为的是了解在整个工艺中产品性能的变化。
三、试样类型
1、板材和棒材试样的符号、名称及单位
符号
名称
单位
Lc
试样平行长度
mm
L0
试样原始标距
d
棒材平行段直径
a
板材平行段厚度
b
板材平行段宽度
S0
平行部分原始截面积
mm2
r
带头试样从头部到平行部分过渡圆半径
mm
2、试样形状及尺寸的一般规定
拉伸试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。
通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。
但具有恒定横截面的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）可以不经机加工面进行试验。
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。
试样平行长度Lc：
对于圆形横截面试样Lc≥L0+d，对于板材试样Lc≥L0+b/2。
对于机加工带头圆形和矩形试样，平行部分至头部的过渡必须缓和，圆弧半径r的大小可按试样各部分尺寸、材质与机加工工艺而定。
一般采用：
圆形横截面试样：
r≥0.75d
矩形横截面试样：
r≥12mm
原始标距L0与原始横截面积S0的关系
由于通过拉伸试验所测得材料塑性的断后伸长率不仅与材质有关，还与比值
有关。
因此，为了使拉伸试验所测定的断后伸长率只与材质有关而与试样条件无光，就必须令此值为常值（k），即k=
，。
比例试样：
拉伸试样的原始标距与原始横截面积平方根的比值为常数，即k=
这样的拉伸试样成为比例试样，
短比例试样：
国际上使用比例系数k=5.65，称为短比例试样，其断后延伸率记为A；
长比例试样：
使用比例系数k=11.3的试样称为长比例试样，其断后延伸率记为A11.3。
试验时，能保证原始标距不小于15mm时一般优先选用短比例试样，否则，建议采用长比例试样或其它类型试样。
非比例试样：
标距与横截面积平方根不存在比例关系，称为非比例试样。
对于截面较小的薄带试样以及某些异型截面试样，由于其标距短或者截面不用测量（例如：
只测定一定标距下的延伸率），可以采用L0为50,80,100,200mm的定标距试样，必须注意，用非比例试样进行拉伸试验测得的延伸率与比例试样测得的延伸率之间无可比性。
板材试样宽度和厚度的关系：
对于板材比例试样其宽度与厚度优先选取1～4，如不能满足则取1～8。
四、试样尺寸的计算及制样
我们制作的试样时取样的原始标距都能大于15mm固采用短比例试样。
圆截面试样：
根据产品尺寸，圆棒试样优先采用R4试样，d=10mm
原始标L0=5d=50mm，
由公式k=
可算出，
S0=（L0/k）2=（50/5.65）2=78.31mm2
平行段长度：
Lc≥L0+d/2=50+5=55mm。
平行部分至头部的过渡圆弧：
r≥0.75d=7.5mm
夹头部分可根据产品的厚度加工，一般为Φ16，当产品较薄或者取样时锯切不均匀导致车不成Φ16夹头时，可根据实际情况加工成Φ12～14，试样总长度根据夹头类型，圆棒试样取150mm。
尺寸公差如下：
圆形试样直径
试样标距部分内直径d0的允许偏差
试样标距部分最大与最小直径的允许差值
＜5
±0.05
±0.01
5～＜10
±0.1
±0.02
≥10
±0.2
±0.05
由表可知，我们制作Φ10试样是，平行段直径为Φ10±0.2mm，故制作出来的试样直接在Φ9.80～10.20mm范围内，而最大与最小直径允许的差值为±0.05，如过试样最小直径为9.99mm，它的最大直径不应超过10.04mm。
板材试样
根据国标GB-T228-2002，板材试样由于导条产品横截面厚度和宽带可由机加工控制，
原始标距采用L0=50mm，
由公式k=
可算出，
S0=（L0/k）2=（50/5.65）2=78.31mm2
宽度与厚度优先选取1～4，如不能满足则取1～8。
如按照b:
a=1～4选取则
当b：
a=1：
1时b*b=78.31b=8.85mm,a=8.85mm
当b：
a=4：
1时b*b/4=78.31b=17.70mm,a=4.425mm
所以宽度范围为8.85～17.70mm，厚度范围为4.425～8.85mm。
如按照b：
a=1～8选取：
当b：
a=1：
1时b*b=78.31b=8.85mm,a=8.85mm
当b：
a=8：
1时b*b/8=78.31b=25.03mm,a=3.13mm
所以宽度范围为8.85～25.03mm，厚度范围为3.13～8.85mm。
电机铜件产品试样图中其中厚度最小4.5mm（YQ200导条），厚度最大为8.3mm（风01导条）都满足b:
a=1～4。
平行长度Lc≥L0+1.5
=50+13.275=63.275mm，取5的倍数则为Lc=65mm。
试样总长度根据夹头类型，板材常温试样取170mm。
具体加工公差如下表：
横截面积对延伸率的影响
检验顺序
部位
A≥18%
结论
试样规格
宽度mm
厚度mm
面积mm2
备注
第一次抽检
A1
15.68
不合格
12.4
5.9
73.16
面积平均值73.81mm2
延伸率平均值18.35%
A2
17.86
合格
12.4
5.91
73.28
A3
18.96
合格
12.44
5.94
73.89
C1
16.64
不合格
12.47
5.95
74.20
C2
17.14
不合格
12.46
5.95
74.14
C3
16.04
不合格
12.39
5.9
73.10
D1
19.92
合格
12.42
5.97
74.15
D2
20.92
合格
12.48
5.94
74.13
D3
21.98
合格
12.46
5.96
74.26
复查
A1
23.46
合格
13.09
5.91
77.36
面积平均值77.03mm2
延伸率平均值23.80%
A2
23.34
合格
12.94
5.91
76.48
A3
24.54
合格
12.93
5.93
76.67
C1
22.68
合格
13.01
5.94
77.28
C2
23.7
合格
12.99
5.94
77.16
C3
26.3
合格
12.98
5.94
77.10
D1
23.52
合格
12.97
5.94
77.04
D2
22.74
合格
13
5.93
77.09
D3
23.96
合格
12.98
5.94
77.10
注：
横截面积应为78.31mm2，根据公差可算出横截面积范围为74.24mm2～81.84mm2
五、注意事项
●试样在机加工过程中要防止冷变形或受热而影响其力学性能。
通常以切削加工为宜，进刀深度要适当，并充分冷却。
特别是最后一道切削或磨削的深度不宜过大，以免影响性能。
●对于矩形横截面试样，一般要保留原表面层并防止损伤。
试样上的毛刺要清除，尖锐棱边应导圆，但半径不宜过大。
试样允许矫直，但应防止矫正力对；力学性能产生显著影响。
对于不测定断后延伸率的试样，可不经矫直，直接进行试验。
●不经机加工铸件试样表面上的夹砂、夹渣、毛刺、飞边等必须加以清除。
●加工后，试样的尺寸和表面粗糙度应符合规定的要求，表面不应有显著的横向刀横、磨痕或机械损伤、明显的淬火变形或裂纹以及其他可见的冶金缺陷。
更多的试样制备标准可参照以下几个国标：
GB6397-1986金属拉伸
GBT4338-2006高温拉伸
GB-T228-2002金属材料室温拉伸试验方法
GB-T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备
六、其他试样的制作
硬度试样
●试样的试验面应是光滑的平面，不应有氧化皮及外界污物。
●试样坯料可采用各种冷热加工方法从原材料或几件上截取，试样面和支持面可采用不同的机械方法加工，两平面应保证平行。
试样在制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工等对试样面硬度的影响。
●试样厚度不宜过薄，也不宜过厚，厚度超过27mm，打硬度后电子显微镜无法对焦，观察不到压痕，只能用便携式手动显微镜进行压痕测量。
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