品牌名称：时代

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产品优势：

•  全国仪器仪表名牌产品

•  全国国家级企业技术中心

•  全国仪器精品工程企业

•  全国先进的仪器制造企业

 

1、原理

仪器 化压入 通过在材料同一个位置连续加载 / 卸载测量出的载荷和深度，绘制成载荷-深度曲线。真应力值和真应变值通过数学理论公式由载荷和深度计算而来。压头在下压的过程中材料会在压痕区域产生弹塑性变形。屈服强度可以从应力-应变曲线上弹性线与塑性曲线的交点计算得出，抗拉强度利用张力不稳定的理论计算得出。

 

断裂韧性基于临界压痕能量模型则是基于临界压痕能量模型，即当压痕深度到达临界压痕深度时曲线与XY轴所截的面积通过模拟计算后得出断裂韧性。

   

仪器 化压入测拉伸性能 原理图

2、 仪器化压入法 的优势

 

■仪器 化压入仪 能 做什么？

可 针对实验室毫微试样，服役材料或构件 进行屈服强度、拉伸强度、残余应力、弹性模量、硬度、断裂韧性等性能的评估 与检测。

 

■有何特点？

微损（压入 深度最大 150um）在役检测材料屈服强度、拉伸强度、硬度、残余应力、断裂韧性；可以检测不同区域的力学性能，例如焊接区域的母材、热影响区、焊缝等         

        

■精度 怎么样？

定量力学分析，测试数据非常精确，和破坏性检测结果接近，偏差小于5%。

 

■有无 标准？

GB/T39635-2020《金属材料 仪器化压入法测定压痕拉伸性能和残余应力》

ISO14577:1-2015 《 金属材料 硬度和材料参数的仪器化压入试验 第1部分：试验方法 》

ISO14577:2-2015 《 金属材料 硬度和材料参数的仪器化压入试验 第1部分：试验机的检验和校准 》

ISOTR29381-2008《 金属材料 仪器化压入试验测量机械性能-拉伸性能 》

以上 标准规范了 运用仪器压痕技术检测抗拉强度、残余应力、屈服强度的标准。

 

■仪器到 现场 方便 携带吗？

仪器主机重量5公斤，备蓄电池，方便野外作业。

 

■试验 速度咋样？

测试速度快。一个测试点从装夹 夹具 开始至测试数据，得到分析报告以及拆卸夹具为止需要30分钟时间。

 

■试验 成本如何？

不 破坏、不取样、微 损，从采集数据-分析数据-出报告都是自动完成，试验本低。

 

■受 环境限制吗？

不受环境，人为因素影响，野外续航 能力可到 6小时。

 

综上， 由于非破坏性的特点，便携式压入技术已经逐渐发展成为一项新型的无损检测技术。台式结构的设备可以在实验室中使用，便携式的可以通过磁铁固定在非平面部件上，比如在管道的力学性能检测上的检测。以其产品结构简单、分辨率适中、便携性、可靠性，据预测未来可成为管道、焊缝及其他特殊部件力学性能测试的标准设备。

 

3.   产品技术特点

3.1输出材料的多种力学性能。 弹性模量、应力-应变曲线、屈服强度、抗拉强度、加工硬化指数、布氏硬度等

 

3.2 可自定义试验参数，并且可以和测试程序、测试结果等一同保存，随时调用。如压头接近试样的速度、零点基准值、加载速度，卸载速度，保持时间、卸载率、返回起始位置的速度等。

 

3.3模块化设计。 设备采用模块化设计，压头可方便更换，可实现一机两用，便携式主机通过磁体或链条固定在非平面部件上，在现场完成检测， 见图 6.1和6.2；如将便携式主机安装到台架上，则可应用于实验室，方便操作并提高精度， 见图 3.1。可以方便、快捷地更换各类型压头，变换测试方法。

       

 

4. 采集 软件

采集软件系统基于北京时代之峰科技有限公司自主研发的TIMEC410控制器开发平台， 试验过程按照流程化 Workflow 模板设计，操作简单易用，一键自动完成。系统 提供原始数据一键导出功能，提供时间、载荷、深度原始数据。 可自定义试验方法参数，如压头接近试样的速度、零点基准值、加载速度，卸载速度，保持时间、卸载率、返回起始位置的速度等。

 

4.1软件 主界面

软件主界面集试验操作的常用功能于一体，如：集“试验方案建立、曲线绘制、数据显示、数据处理、数据分析、试验操作”等功能于一体。

 

   

采集软件主界面示意图

 

4.2 增量 循环试验程序

按流程化试验模板，用户选择新建试样信息模块，第一步输入压入试验IIT-新建试验信息;第二步设置各循环周期的统一目标值：如最大力、最大深度、循环次数、力控速率、深度控制速率、卸载率等指标；第三步启动试验；第四步试验数据自动保存。

   

增量循环试验程序示意图

 

4.3 多种试验曲线供选择

软件提供的试验曲线种类丰富，且可随时在各曲线类型之间进行切换观察。曲线类型有：试验力-时间曲线、试验力-压痕深度曲线、压痕深度-时间曲线等。

   

试验力-深度  

 

试验力-时间曲线    

 

深度-时间曲线

 

4.4 安全保护装置

当试验力超过最大试验力的2%-5%的设定值时过载保护，当试验力超过设定力值时过载保护，试验过程安全保护功能。

 

5. 基于Excel-VBA的数据分析软件

针对目前在结构、容器、海工、石化等领域大量应用的低合金高强钢板，分析软件着重对屈服强度进行了个性化定制。由于传统仪器化压入反求拉伸性能仅可预测基于幂指数H ollomon 关系的屈服点指标，如R p0.2 与R eL， 分析软件结合了I SO 标准H ollomon 与美国橡树岭A BI-Meyer 双屈服模型，具备针对不同工艺材料，其屈服-抗拉强度预测的自迭代、自学习、自校准。

软件还集成了在国内应用较广的布氏硬度-强度半经验转换器，通过全局迭代自逼近后的加工硬化指数（n值）估测材料屈强比以及强度值。

5.1 拉伸性能分析模块

分析软件包满足 GB/T39635-2020、 ISO/TR 29381与 KS B 0950 标准要求，可对仪器化压入仪自动获得的增量循环加/卸载对应的力-深度曲线进行模型化重构。通过多变量优选拟合反演真应力-真应变曲线。进而获得可与单轴拉伸试验对应的非破坏性压痕拉伸性能结果，包括屈服、抗拉、模量与加工硬化性能等

 

仪器化压入仪数据分析接口 ， 模型化重构

      

 

 

高通量性能报告区，提供无限拓展的材料卡片，实现屈服强度自识别、自学习。

 

5   .2断裂韧性分析模块

在拉伸模块的基础上以插件的形式提供了两类有关断裂韧度的预报技术。一类是专业化分析包，基于国际上普遍认可的 “ 等效能量 - 累计损伤 - 临界模量 ” 模型，通过  J 积分断裂能经平面应变转化得到  Kjc 指标。另一类，则是通过拉伸性能的强塑积指标基于 “ 临界断裂应力 - 应变法 ” 快速估算断裂韧度因子  Kjc 。目前  ICE V7 可选断裂韧度插件包括研究型  CIE （界压入能法）、 CIS （等效压入应力法）与工程型  CSS( 等效应力应变法 ) 算法模型。

 

5.3 拉伸 性能 数据 输出结果

The results according to GB/T 39635-2020

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1. Brief summary

n Value= 0.17

K Value (MPa)= 2110

E modulus (GPa)= 203

Convert HB= 390.7

GB-Rp (MPa)= 897

GB-Rm (MPa)= 1317

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2. Yield strength info.

Iteration Rp (MPa)= 810

KSB Rp (MPa)= 955

Meyer Rp (MPa)= 903

HB to Rp (MPa)= 863

ISO/HB Corr. Rp (MPa)= 897

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3. Tensile strength info.

HB to Rm (MPa)= 1267

ISO Rm (MPa)= 1317

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4. Meyer parameters

Meyer Coeff.(MPa) = 4104.15

Meyer Slope= 0.22

Meyer offset= 0

5.4    图形化 输出结果

   

6、技术参数

 

7.现场 附件 ：