CN104344995A - 电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法。电网用铝合金架空绞线由于直径较小且粗细均匀，因此无法加工成哑铃型试样。在拉伸试验中，断裂经常发生在夹持根部。另外，从架空绞线上取下来的丝材通常是弯曲的，因此无法得到延伸率。本发明介绍了铝合金架空绞线的拉伸试验方法，夹持力的确定方法及延伸率的测量方法，并且给出铝合金架空绞线的合适夹持力范围。本发明可以适用于在可以调节夹持力的设备上进行铝合金架空绞线的拉伸性能测试，并且可以测量绞线的延伸率，为正确评价架空绞线的力学性能提供很好的基础。

Description

电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法

技术领域

本发明涉及铝合金的拉伸试验方法技术领域，具体涉及一种电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法。

背景技术

随着电网输电用架空绞线的不断发展，铝合金芯铝导线和全铝合金导线由于节能效果明显而逐渐取代钢芯铝导线，在电力线路建设中得到普及推广。而这两种节能导线的力学性能也是导线正常使用的前提，特别是抗拉强度和延伸率，因此对导线的抗拉强度和延伸率的正确评价显得格外重要。

目前，铝合金节能导线都是由多根单丝绞制而成的，单丝直径一般为3mm左右，并且粗细均匀。由于导线的直径很小因此无法加工成哑铃型圆棒试样，只能对原始丝材进行拉伸实验，拉伸实验一般在拉伸试验机或疲劳试验机上进行。试验机的夹头有手动楔形夹头、气动夹头和液压夹头三种，由于气动夹头和液压夹头的夹持力可以调节，因此建议使用这两种夹头。但是铝合金导线在拉伸时经常会在夹持根部断裂，从而无法得到真实的抗拉强度。在测试铝合金导线的延伸率时，由于单丝是从使用的绞线中拆下来的，因此导线是螺旋弯曲状的，导致无法对原始标距进行标记从而无法得到导线的延伸率。

发明内容

针对现有技术中存在的铝合金导线在拉伸实验中经常断于夹持根部且由于试样弯曲无法得到真实的延伸率的问题，本发明提供了一种电网用铝合金架空绞线的拉伸试验方法，本发明解决了这个问题，该方法通过选择合适夹持力的方法防止试样在夹持根部断裂，给出夹持力的合适范围和延伸率的确定方法，可以得到真实的抗拉强度和延伸率。该方法为正确评价铝合金导线的力学性能提供了实验支持和可靠保障。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法，该方法步骤如下：

（1）截取若干根长度为280-350mm的铝合金导线，测量导线的直径d，定义试样的原始标距并用记号笔在导线的长度方向上标记出标距长度。

（2）确定夹持力范围：选择一根铝合金导线，采用伺服实验机的夹具夹持其两端标记处，然后对导线施加夹持力进行多次拉伸实验，每次施加的夹持力恒定，按照夹持力由小到大的顺序依次增加，从而确定能使铝合金导线正常断裂的夹持力范围。

（3）采用伺服实验机的夹具夹持待测试导线两端标记处，对其进行拉伸实验，直至导线断裂；所施加的夹持力在步骤（2）确定的夹持力范围内。

（4）根据步骤（3）记录的数据绘制载荷-位移曲线，将载荷-位移曲线上的弹性直线段延长至与位移轴相交，此交点对应的位移为P1，再将载荷-位移曲线上对应于试样断裂的点做一条与弹性直线段平行的直线，该直线与位移轴交点对应的位移为P2；计算导线的伸长量ΔL＝P2-P1。

（5）将步骤（3中）断裂导线的两个断裂端相对接，测量相对接后导线两端所夹持处标记间的距离L_c，然后按照式（1）计算导线的延伸率A和抗拉强度R_m。

A＝100×ΔL/(L_c-ΔL)，R_m＝4×P_max/(πd²)    （1）

式中：P_max为最大载荷。

上述步骤（2）所述正常断裂是指铝合金导线的断裂处在导线两端的标记之间（即拉伸实验时试样既不打滑，也不在试样夹持根部断裂）。

上述步骤（2）拉伸实验过程中，施加夹持力后铝合金导线出现打滑现象（即夹具头相对导线的夹持处出现滑动），则停止实验，增加夹持力后再进行拉伸实验；施加夹持力后铝合金导线正常断裂，则停止实验，换取新的导线并增加夹持力后进行下一次拉伸实验；施加夹持力后铝合金导线在标距外断裂，则停止实验，进行步骤（3）。

上述步骤（2）中，每次拉伸试验的夹持力比前一次试验的夹持力增加5bar。

本发明的有益效果是：通过本发明方法找到铝合金导线拉伸时合适的夹持力范围，从而得到弯曲的铝合金导线准确的抗拉强度和延伸率。为正确评价铝合金导线的力学性能提供可靠保障。

附图说明：

图1是打滑时试样夹持部分的照片。

图2是断裂发生在试样标距内的照片。

图3是断裂发生在试样夹持根部的照片。

图4是导线拉伸时的载荷-位移曲线。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进一步说明。拉伸实验中所用伺服实验机购于莫斯特朗公司，型号为Instron 8801，所用铝合金导线为6201铝合金。

本发明方法具体过程如下：

第一，截取3根长度为300mm的铝合金导线，选取其中2根作为备用样（用于确定夹持力范围），1根作为测试导线。测量导线的直径为2.97mm，取标距的长度为250mm，并用细记号笔在导线的长度方向上对标距做标记。

第二，确定夹持力范围。选择一根备用样进行拉伸实验，采用伺服试验机的夹具夹持其两端标记处，先选择较小的夹持力（5bar），这时试样会出现打滑的现象，试样夹持端如图1所示，这时停止实验。然后将夹持力稍微调大一点再进行实验，直至试样不打滑而正常断裂为止（每次增加5bar），这时试样断裂情况如图2所示。继续选择更大的夹持力，试样将由于夹持受损而在夹持根部断裂，试样断裂如图3所示。记录试样不打滑且不在试样夹持根部断裂的合适夹持力范围为10～30bar。

第三，使设备夹头根部与导线标距标记处重合，在第二步确定的夹持力范围内对测试导线进行拉伸实验，直至导线断裂。

第四，根据计算机记录的数据绘制载荷-位移曲线，拉伸曲线如图4所示。在图4中，将载荷-位移曲线中的弹性直线段延长至与位移轴X轴相交（如弹性直线段初始点在X轴上则不必延长，初始点即为A点），交点A对应的位移为-0.005mm。从拉伸曲线上对应于试样断裂的点（C点）做一条与弹性直线段平行的直线，该直线与位移轴交点为B，交点B对应的位移为24.559mm。计算导线的伸长量△L=24.564mm。

所述弹性直线段为图4载荷-位移曲线中的直线AD，A点坐标（-0.005，0），D点坐标（1.3011，1501.73）。

第五，将第三步中拉断的导线断口相接，测量导线两端夹持根部标记间的距离L_c为271.000mm。

计算导线的延伸率A：

A＝100×ΔL/(L_c-ΔL)=100*24.564/(271.000-24.564)=9.968。

记录最大载荷为2359N，计算抗拉强度为R_m＝4×P_max/(πd²)＝345.5MPa。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述实施例，任何根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法，其特征在于：该方法步骤如下：

（1）截取若干根长度为280-350mm的铝合金导线，测量导线的直径d，定义导线的原始标距并用记号笔在导线的长度方向上标记出标距长度；

（2）确定夹持力范围：选择一根铝合金导线，采用伺服实验机的夹具夹持其两端标记处，然后对导线施加夹持力进行多次拉伸实验，每次施加的夹持力恒定，按照夹持力由小到大的顺序依次增加，从而确定能使铝合金导线正常断裂的夹持力范围；

（3）采用伺服实验机的夹具夹持待测试导线两端标记处，对其进行拉伸实验，直至导线断裂；所施加的夹持力在步骤（2）确定的夹持力范围内；

（4）根据步骤（3）记录的数据绘制载荷-位移曲线，将载荷-位移曲线上的弹性直线段延长至与位移轴相交，此交点对应的位移为P1，再将载荷-位移曲线上对应于试样断裂的点做一条与弹性直线段平行的直线，该直线与位移轴交点对应的位移为P2；计算导线的伸长量ΔL＝P2-P1；

（5）将步骤（3）中断裂导线的两个断裂端对接，测量对接后导线两端标记间的距离L_c，然后按照式（1）计算导线的延伸率A和抗拉强度R_m。

A＝100×ΔL/(L_c-ΔL)，R_m＝4×P_max/(πd²)   （1）

式中：P_max为最大载荷。

2.根据权利要求1所述的电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法，其特征在于：步骤（2）中所述正常断裂是指铝合金导线的断裂处在导线两端的标记之间。

3.根据权利要求2所述的电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法，其特征在于：步骤（2）拉伸实验过程中，施加夹持力后铝合金导线出现打滑现象，则停止本次实验，增加夹持力后再进行下一次拉伸实验；施加夹持力后铝合金导线正常断裂，则停止实验，换取新的导线并增加夹持力后进行下一次拉伸实验；施加夹持力后铝合金导线在标距外断裂，则停止实验，进行步骤（3）。

4.根据权利要求1所述的电网用弯曲铝合金架空绞线的拉伸试验方法，其特征在于：所述步骤（2）中，每次拉伸试验的夹持力比前一次试验的夹持力增加5bar。