试述机械自动化制造中材料力学测量技术

王玢

[摘要]在机械自动化制造整个过程当中，材料需求量往往相对较大，且对材料的自身力学性能提出较高要求，这就决定了材料力学实施有效测量技术操作的必要性。故本文主要探讨机械自动化制造当中材料力学的测量技术，期望可以为后续更多技术工作者和研究学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

[关键词]材料力学；机械制造；自动化；测量技术；

前言：

机械自动化制造当中，倘若想为机械设备各项性能提供保障，实现合理选材，就务必要充分了解和把握材料基本力学性能和各项影响因素，并积极引入材料力学相关测量技术，对材料自身力学性能实施有效测量。因而，针对机械自动化制造当中材料力学的测量技术开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、关于材料基本力学性能的测量技术概述

金属材料，属于各类设施设备当中所需使用的重要材料，在机械自动化制造当中使用率较高[1]。金属材料自身力学性能，主要指的是在力或者能作用之下，金属材料应力和应变的本构关系及屈服和破坏的准则，其中极端构件稳定性、刚度及强度是其中的重要参数，需经过材料性能相关测量实验予以确定下来。在现阶段机械自动化制造当中,材料力学的测量技术应用侧重于对材料压缩、拉伸、硬度、扭转、冲击韧度等实施测量。

2、技术方法分析

2.1在压缩性方面

在机械自动化制造当中，依托于材料力学的测量技术，开展材料压缩性测量试验期间，主要是对材料压缩屈服的极限和抗拉强度实施测定，便于了解和把握压缩材料整个过程当中，材料所产生变形及破坏形式，便于更好地对比分析材料自身压缩的机械特性。材料压缩性测量试验具体操作过程是先把试样放置到试验机两端压板中间位置，试验机启动后缓慢加载，缓慢受力，且示力指针呈匀速缓慢转动状态，借助试验机内部绘图装置，将压缩图自动绘制出来[2]。但是，技术员在对材料实施压缩性测量试验期间，务必要了解到，材料会因受到压力作业，致使作用面摩擦力增加，这一摩擦力对断面材料变形产生一定的阻碍，材料无法实现均匀变形。故测量试验期间，技术员需积极利用相应的润滑条件，将摩擦效应降低，避免上述问题产生。那么，现阶段针对材料力学实际测量技术操作期间，在材料压缩性测量试验方面，以脆性铸铁材料、塑性低碳钢材料这两种典型材料的测量试验为主，如下是对这两种材料压缩性测量实验基本特点的阐述：一是，在铸铁材料方面。铸铁试样被压缩前期，压缩曲线位置无明显直线及屈服，曲线变弯较为明显，这就表明了试样达到相对最大荷载之前，便有较大塑性变形产生。破坏时，试件呈45°~55°轴线方向，会有断裂情况出现，铸铁材料抗压强度高于抗拉强度约4~5倍；二是，在低碳铜材料方面。开始压缩试样期间，变形主要服从于胡克定律，变形开始呈快速增长趋势期间，材料逐渐发生屈服，而变形则不再服从于胡克定律，而是呈非线性发展，屈服过程当中变形及其时间相对较短。试样长度逐渐缩短，直径增加明显。因试验机的压板和试样两端相互间有一定摩擦力产生，以至于会阻碍到试样两端位置横向变形，且总体呈现鼓行状态。伴随荷载力不断增强，塑性变形呈快速发展趋势，增加试样整个横截面积，试样呈扁状，被逐渐压缩成了薄片状之后，仍不会发生破裂现象。

2.2在拉伸性方面

对机械自动化制造当中所需材料基本性能实施测量期间，力学性能属于金属产品总体质量重要的一项监测及评定方式。拉伸性测定，属于材料性能一项重要测量试验，实测结果可作为金属材料基本力学性能一项重要评判指标。拉伸性测定试验，实操过程相对便捷，能够对机械自动化制造当中各类材料的弹性模量、强度及屈服极限、弹性及比例极限等力学性能实施精准可靠地测量。拉伸性测定试验实践中，主要是侧重于对材料强度及其塑性这两项指标实施测定，测定期间，需技术员充分考虑到如试验仪器设备、试样、拉伸性测试及其结果等各项影响因素。为保证测量试验结果更为精准可靠，则需技术员严控这些影响因素。测量试验期间，应当结合我国现行标准规范，把试件制作成为相应的标准试件，即矩形或是圆形截面的试件。测量试验期间，技术员应当结合试验机器设备，将材料实际拉伸应力的应变曲线自动绘制出来，期间应注意试件在测试期间极易因缺乏充足摩擦力，致使两端部位夹紧部分发生滑动现象，故技术员实施数据计算期间，应当考虑到各项会影响到测量试验总体精度的各项因素，严格依照着我国现行各项标准规范落实好测量，以保证实测结果精准可靠。

2.3在硬度性方面

材料硬度测量技术试验，其在受力方式上现阶段以压入方法及刻划方法为主。压入方法现阶段常用笔记。压入方法当中，以静力及动力这两方面测量实验为主。在静力测量技术方法方面上，现阶段以维氏、洛氏及布氏等硬度测量技术方法为主，下列是对几种材料硬度测量当中静力测量技术方法作出的详细阐述：一是，在布氏硬度测量方面。在布氏硬度测量技术之下，可对大范围金属材料各构成部分取综合均值，极具稳定性，不容易受微小的不均匀度影响。但压痕大，并不适宜在成品测量检验当中应用，仅适宜应用至半成品测量检验当中

[3]；二是，在洛氏硬度测量层方面。此种测量技术实操极具便捷性，对于材料损伤和压痕相对较小，但要求各工件测点在3个以上，才可获取准确测定结果；三是，在维氏硬度测量方面。在维氏硬度测量技术之下，压痕相对较浅，呈正方形，对角线实测精度较高，是硬度测量各项技术当中精度最高的一项技术，适宜在较软材料硬度测量当中应用，但实操期间对试验表面总体光洁度方面要求较高，且整个操作过程极具复杂性。

2.4在扭转性方面

扭转性测量试验，通过观察试样受扭转力这一作用下所产生受力及其变形情况，以观察材料破坏为主要方式，对材料自身剪切屈服与其强度极限进行测定。实际操作过程当中，对机体上部固定夹头后，促使水平移动的减速装置维持转动状态。在这一过程当中，低碳钢这种塑性材料变形显著，但试样仍保持圆柱形，平行长度和横截面无变化，更无颈缩现象产生。铸铁这种脆性材料在的试样受扭情况下，变形小，且会突然产生断裂情况。试件在承受扭矩期间，材料处在纯剪切的应力状态当中，通过对机械自动化制造当中材料实施扭转性测量，能够了解不同材料处于纯剪切的应力状态当中基本的机械性能。

2.5在冲击韧度方面

机械产品当中，部分构件极易受冲击载荷作用，故需对材料开展冲击韧度测量试验。冲击韧度测量试验当中，通常选定带缺口槽矩形试件。测量实验操作期间，要求技术员将室温温度设定为10℃~35℃。如果要求比较严格情况下，室温则需设定为20℃±2℃。高温及低温冲击测量实验当中，试样所处温度环境务必与实际要求相符，偏差限定于±2℃范围，便于获取精准可靠的冲击韧度测定结果。

3、结语

综上所述，在机械自动化制造当中，若想高效落实材料力学相关测量技术工作，就需广大技术员能够充分把握并且运用好材料压缩、拉伸、硬度、扭转、冲击韧度等各项测量技术方法，以确保获取更具精准度及可靠性的测量数据，为材料各项力学性能提供可靠性保障。

参考文献：

[1]王俊强.检测技术在机械自动化制造系统中的应用研究[J].内燃机与配件,2020,29(011):274-275.

[2]李胜.分析机械自动化制造中材料力学测量技术[J].工程技术(文摘版)·建筑:2020，11（006）：119-120.

[3]励杰.检测技术在机械自动化制造系统中的应用研究[J].现代制造技术与装备,2020,15(015):210-211.