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不锈钢微丝受力状态分析

一、微丝描述

材料:304不锈钢,丝径:Ф0.05


二、试验分析


拉伸状态受力如图3-1所示。


2-1微丝(304)拉伸示意图

根据公式,拉伸应力s=F/S

2-1微丝(304)拉伸试验数据

试件

Test Piece

1

2

3

4

5

均值

Average

最大载荷

Maximum Load

3.6N

4.1 N

3.4 N

4.1 N

4.4 N

3.9 N



2-2微丝(304)拉伸试验曲线

分析表2-1和图2-2,可得出以下结论,
1)微丝最大抗拉载荷≥3N,弹性阶段发生在伸长量0-3.4mm阶段,弹性极限载荷为2.2N,之后则发生塑性变形和硬化现象直至断裂;
2)伸长量0-2.7mm之间应为正式拉伸前的适应阶段,当然,如此阶段的波动理解为屈服阶段,根据计算屈服应力为350MPa左右,也是在合理的取值范围;
3)考虑到均值情况,估算平均屈服极限900-1000MPa左右(或350MPa),抗拉强度1800-2000MPa左右。
三、仿真分析
计算条件:1)一段固定,一段受拉;2)材料假设为线弹性。
3-1 微丝截面应力状态(F=2.0N       3-2微丝截面应力状态(F=1.0N
3-3微丝截面应力状态(F=0.5N       3-3微丝截面应力状态(F=0.1N
载荷在2N的时候,微丝边缘处在塑性变形区域,如图3-1所示;载荷在1N的时候,微丝完全处在弹性范围内,如图3-2所示。

然而,即便在弹性范围,应力值也是非常大的,如图3-3所示,在载荷0.5N的拉伸下,中心平均应力为250MPa左右,边缘应力值则达到500MPa左右;

图3-4所示,在载荷0.1N的拉伸下,中心平均应力为50MPa左右,边缘应力值则达到90MPa左右。这种应力如得不到及时去除而残留在微丝内,势必对

后续的焊接带来影响。

四、综上结论

1)微丝受拉力在2N以下是安全的,不会对微丝产生不可修复的影响,也就是说在所有操作过程中(破坏试验除外),如需对微丝产生作用力,此作用力

不得大于2N,根据屈服极限900MPa反算,应小于1.7N;

2)微小的作用力均会对微丝产生巨大的应力(如受拉或受扭),如果这些应力残留在微丝内,则会对后续焊接产生直接影响;

3)微丝在焊接前,各操作阶段中拉力或扭力建议不要大于0.5N。





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