JJF（有色金屬）XXXXJJF（有色金屬）XXXX—XXXX擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準規范(編制說明)

擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準規范編制組擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準規范編制組主編單位：西安漢唐分析檢測有限公司討論稿2024-06-12《擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準規范》行業計量技術規范編制說明一、工作簡況1立項目的擺錘動態撕裂沖擊試驗機是金屬材料動態撕裂性能測試的常用設備，具有能量高、效率高、低碳環保、適用范圍廣等諸多優點，被廣泛用于深海艦艇、航空航天、高速鐵路、裝備制造等領域。在這些領域裝備中應用的金屬中厚板材均要求對材料的動態撕裂能（DT能）進行測試。目前國內金屬材料動態撕裂試驗方法有GB/T5482-2007金屬材料動態撕裂沖擊試驗方法、鐵路行業TB/T2985-2000金屬材料的動態撕裂試驗方法。其中GB/T5482-2007修改采用ASTME604-83金屬材料動態撕裂試驗的標準試驗方法，TB/T2985-2000等效采用ASTME604-18。GB/T5482和TB/T2985方法中均對動態撕裂沖擊試驗機的計量技術指標提出了明確的要求。擺錘動態撕裂沖擊試驗機作為檢測設備，如果不對其進行溯源，將無法保證試驗機量值的準確性，從而影響材料測試性能結果的準確性、可靠性，進而影響到產品質量，會造成誤判，存在合格產品判廢、不合格產品成為合格產品的潛在風險，影響到產品質量的穩定可靠性，嚴重制約我國戰略性新興產業和原材料工業發展；不合格產品存在造成重大質量事故的風險，有可能會造成巨大的經濟損失。目前國內無擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準規范，查閱資料亦未見擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準方面的研究。這就造成目前擺錘動態撕裂沖擊試驗機的一部分技術指標需要參考JJG145-2007擺錘式沖擊試驗機檢定規程進行溯源，由于JJG145-2007在測量范圍、結構、設計參數、計量性能要求、校準項目、校準方法、計量標準器及配套設備與擺錘動態撕裂沖擊試驗機存在差異，因此另外一部分技術指標需要通過內部自校進行溯源。因此，需要對擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準方法進行研究，建立國家統一的校準規范，從計量基準基礎保證材料及制品測試結果的準確性，進而保障產品質量的穩定性。據不完全統計，擺錘動態撕裂沖擊試驗機已經在深海艦艇、航空航天、高速鐵路、裝備制造等領域廣泛應用，總量約在萬臺以上，因此更有必要加強計量管理和進一步規范擺錘動態撕裂沖擊試驗機的校準工作程序，制定擺錘動態撕裂沖擊試驗機國家校準規范勢在必行。該規范的制定能夠合理有效地完善我國在擺錘動態撕裂沖擊試驗機校準工作方面的不足，對具體校準方法和技術指標進行細化和補充，為保證我國動態撕裂沖擊試驗機的量值準確可靠奠定了技術基礎。2任務來源為保證我國擺錘動態撕裂沖擊試驗機的量值準確、可靠，適應我國有色金屬行業的快速發展和滿足國內外市場的需要，工業和信息化部以工信廳下達了《工業和信息化部辦公廳關于印發2023年行業計量技術規范制修訂計劃的通知》（工信廳科函［2023］476號），其計劃項目代號為：JJFZ（有色金屬）012-2023，按計劃要求，本校準規范應于2025年完成。3.1主編單位簡介西安漢唐分析檢測有限公司是西北有色金屬研究院（集團）控股子公司，屬國有企業，主要從事有色產品的檢測、可靠性評價、失效分析、質量評估、腐蝕性能及表面測試與表征、規范起草、檢測方法的開發、標物的研制、設備的計量校準等。公司于1985年被陜西省質監局授權為陜西省有色金屬產品質量監督檢驗站。1987年被中國有色金屬工業總公司授權為西北質量監督檢驗中心，先后被國家質檢總局確定為鈦及鈦合金、銅及銅合金管材生產許可證檢驗工作實施單位；公司通過CNAS、CMA、國防DiLAC等認證認可，是陜西省有色金屬材料分析檢測與評價中心、陜西省稀有金屬材料安全評估和失效分析中心、工業（稀有金屬）產品質量和技術評價實驗室、陜西省核工業用金屬材料檢測與評價服務平臺掛靠單位。公司是國內最早從事有色金屬材料及其產品分析檢驗檢測與評價研究的專業機構之一，技術裝備水平國內一流、國際先進，在我省優勢產業稀有金屬材料領域的檢測能力和水平處于領先地位；先后承擔了國家、省市多項重大課題，目前已建成國內唯一的核電堆芯材料分析檢測平臺、多層金屬復合材料測試和評價平臺、鈦及鈦合金專業檢測平臺。近10年起草有色金屬國家/行業規范共80余項、發表論文120余篇、授權專利30余項。先后榮獲中國有色金屬工業一等獎、二等獎20余次。本單位積極組織編制組各次工作會議，開展相關的校準，有效組織參編單位多次對規范的各版《征求意見稿》進行認真的討論和審議，提出大量有益的意見和建議，在編制組中發揮了牽頭作用。3.2成員單位簡介3.2.1中國石油集團工程材料研究院有限公司中國石油集團工程材料研究院有限公司是中國石油天然氣集團有限公司的直屬研究院，院本部坐落于古城西安高新技術產業開發區，是我國在石油管及裝備材料領域唯一從事科學研究、質量標準、成果轉化“三位一體”的權威科研機構，也是石油石化行業（涵蓋油氣開發、管道儲運、煉油化工、工程技術、裝備制造、工程建設、新能源等領域）唯一從事工程材料的科技創新中心。工程材料研究院以建設世界一流研究院為目標，致力于打造科技創新、質量標準、成果轉化“三個平臺”，構建成果、技術、創效、人才“四大高地”，努力建設精干高效、獨具特色的高質量科技創新體系，矢志成為國際石油管及裝備材料技術引領者和先進工程材料原創技術策源地。在為國家和石油行業做出重要成績的同時，工程材料研究院也得到了長足發展，在資質、裝備、人才、技術等方面具有獨特優勢，成為國內一流、國際知名的研究院。獲得全國重點實驗室和國家市場監管重點實驗室、國家質檢中心、國際標準化機構SC2副主席單位和國行標秘書處等43項重要機構、資質和授權；建立了金屬和非金屬、微觀分析和全尺寸模擬的國際先進水平的試驗研究裝備體系。同時，構建和完善石油管材標準體系，包括國家、行業、企業和團體標準，成為ISO/TC67/SC2副主席單位和SC5中方技術歸口單位，制修訂一批國際標準，增強了在ISO等國際標準組織的話語權。該單位積極參加編制工作，開展相關的資料收集工作，提供寶貴意見。3.2.2西安建筑科技大學西安建筑科技大學坐落于歷史文化名城西安，現有雁塔、草堂兩個校區和一個大學科技園區。學校辦學歷史悠久、底蘊深厚，最早可追溯到始建于1895年的天津北洋西學學堂，1956年全國高等院校院系調整時，由原東北工學院、西北工學院、青島工學院和蘇南工業專科學校的土木、建筑、市政系（科）整建制合并而成，積淀了我國近代高等教育史上最早的一批土木、建筑、環境類系（科），時名“西安建筑工程學院”，是新中國西北地區第一所本科學制的建筑類高等學府，我國著名的土木、建筑“老八校”之一，原冶金工業部直屬重點大學。1959年和1963年，學校先后易名為“西安冶金學院”“西安冶金建筑學院”；1994年3月8日，經原國家教委批準，更名為“西安建筑科技大學”。1998年，學校劃轉陜西省人民政府管理。現為“國家建設高水平大學項目”和“中西部高校基礎能力建設工程”實施院校、陜西省、教育部與住房和城鄉建設部共建高校。2010年以來，學校先后榮獲國家技術發明二等獎2項，國家科技進步二等獎9項。累計獲國家教學成果獎10項，國家優秀教材獎3項，“何梁何利基金科學與技術進步獎”1項，入選“中國高等學校十大科技進展”1項，科學探索獎1項，獲首屆全國創新爭先獎狀。在國家重大教育教學改革中，學校先后入選國家“卓越工程師教育培養計劃”實施學校、“研究生專業學位教育綜合改革試點單位”和“國家高水平大學公派研究生項目平臺和優秀本科生國際交流項目實施院校”；入選“全國深化創新創業教育改革示范高校”、“工程碩士教育創新院校”和首批“國家級創新創業學院建設單位”；入選教育部首屆“全國畢業生就業典型經驗高校”，入選教育部“全國國防教育特色學校”。學校學生在競賽活動中屢創佳績，在第八屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽中獲金獎1項；在第十七屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中獲特等獎1項，摘得全國“優勝杯”；在第十二屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽中獲金獎3項，摘得全國“優勝杯”；在第六屆全國大學生藝術展演中獲一等獎3項；在第27屆國際建協UIA大學生建筑設計競賽中獲全球最高獎；此外在全國大學生數學建模競賽、大學生英語競賽、大學生結構設計競賽、大學生先進成圖、電子商務“創新、創意及創業”挑戰賽、高校BIM畢業設計創新大賽、高校數字藝術設計大賽、金相技能大賽、三維數字化大賽等多項競賽中屢獲最高獎項。該單位積極參加編制工作，開展相關的資料收集工作，提供寶貴意見。3.2.3湖南湘投金天鈦業科技股份有限公司湖南湘投金天鈦業科技股份有限公司控股股東為湖南湘投控股集團全資子公司湖南湘投金天科技集團有限責任公司，是一家從事鈦及鈦合金材料及零部件研發、生產、銷售為一體的高新技術企業，公司注冊資本3.7億元人民幣，位于常德經濟技術開發區，占地450畝，是湖南省高端裝備特種鈦合金工程技術研究中心、企業技術中心、湖南省工業品牌培育示范企業、博士后科研工作站等授牌單位。公司始終以“瞄準國家戰略目標，打造高端裝備鈦合金材料先進制造平臺與人才集聚創新高地”為發展方向，按照“高起點、專業化、高端化”的發展思路，本著“以人才為根本、客戶需求為導向、創新驅動為動能、產品質量為生命”經營理念，擁有國際先進的鈦合金材料生產線與檢測實驗室，以及國內兩用市場準入資質、AS9100認證、Nadcap認證、CNAS認證等資格認證，通過開展產學研用合作與積極培育自主創新體系建設，研制生產20余種牌號鈦及鈦合金棒材、鍛坯、零部件，授權國家發明權利30項，參與制定國家與行業標準17項，產品廣泛應用于航空航天、海洋艦船、車輛、醫療器械等領域，是中國高端裝備鈦合金材料與零部件主要供應商之一。公司聚焦戰略性、創新性高端鈦合金產品的研制，建有“國家級博士后科研工作站”、“湖南省企業技術中心”、“湖南省高端裝備特種鈦合金工程技術研究中心”。公司已形成較完整的研發體系及研發隊伍，擁有一支60人的專業化創新研發團隊開展技術研發工作，保障公司技術和產品布局適應行業技術發展趨勢。截至目前，公司已獲得56項專利，其中發明專利31項。同時，公司參與制定了14項國家標準和3項行業標準，并先后獲得了湖南省國防科學技術進步二等獎（2014年）、湖南省科學技術進步一等獎（2020年）和中國有色金屬工業科學技術獎一等獎（2020年）等榮譽。該單位積極參加編制工作，開展相關的資料收集工作，提供寶貴意見。4主要工作過程西安漢唐分析檢測有限公司接到有色金屬行業計量技術委員會轉發下達的制定任務后，成立了計量規范編制組，參編單位有中國石油集團工程材料研究院有限公司、西安建筑科技大學、湖南湘投金天鈦業科技股份有限公司等。編制組對計量技術規范編寫工作進行了部署和分工，制定了制定原則及計劃工作。本項目主要工作過程經過了以下幾個階段：1）2023年12月成立了計量規范編制組，明確編制組成員各自的工作內容及任務，對被校對象的使用單位進行了校準需求調研，收集相關資料。2）2024年1月~2024年6月編制組成員對校準規范中的計量特性及校準方法進行了討論，確定了校準項目及方法，在2024年6月形成了校準規范討論稿。二、編制原則和依據1規范編制原則1）本規范是以JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》、JJF1001-2011《通用計量術語及定義》和JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》為基礎性系列規范進行編寫。2）先進性：本規范對擺錘動態撕裂沖擊試驗機的結構進行分析研究，提出了擺錘動態撕裂沖擊試驗機的關鍵計量特性，同時，規范基于GB/T5482金屬材料動態撕裂試驗方法和TB/T2985金屬材料的動態撕裂試驗方法等相關內容，對相應計量標準做出要求，解決了目前擺錘動態撕裂沖擊試驗機無校準規范的問題。3）創新性：本規范對擺錘動態撕裂沖擊試驗機的擺錘兩個側面與支座之間的間隙、動態撕裂功值的誤差、支座圓弧半徑進行了明確的要求，提高了擺錘動態撕裂沖擊試驗機的計量準確性。2制定規范主要內容的論據2.1范圍本規范適用于擺錘動態撕裂沖擊試驗機（以下簡稱沖擊試驗機）的校準。2.2引用文件GB/T5482-2007金屬材料動態撕裂試驗方法TB/T2985-2000金屬材料的動態撕裂試驗方法ASTME604-18金屬材料動態撕裂試驗的標準試驗方法(StandardTestMethodforDynamicTearTestingofMetallicMaterials)2.3概述擺錘動態撕裂沖擊試驗機是金屬材料動態撕裂性能測試的常用設備，一般由基座、支座、擺錘、顯示裝置等部分組成。2.4計量特性計量特性主要包試驗機機架：擺錘自由懸掛時，沖擊刀刃與試樣側面的距離應小于5mm；擺錘兩個側面與支座之間的間隙應不小于51mm；沖擊刀中心線的運動平面，應通過支座跨距的中點，偏差不應超過0.8mm；沖擊刀刃應垂直于試樣的縱軸，其偏差不大于0.01rad；沖擊刀刃與試樣側面的平行度不得大于0.005rad；擺軸軸向間隙應不超過0.75mm；擺軸軸承處的徑向間隙應不超過0.075mm。擺錘：試驗機勢能因摩擦和空氣阻力造成的損失不應超過原勢能的2.0%；試驗機擺軸中心至打擊中心的距離應與擺軸中心至試樣中心的距離一致，允許偏差為1%；擺錘的重量誤差或由下落高度的誤差造成的動態撕裂功值的誤差應不超過1%；打擊瞬間擺錘的沖擊速度應為4.0m/s～8.5m/s；沖擊刀圓弧半徑12.7mm±0.8mm或38mm±0.5mm，沖擊刀夾角30°±1°。支座：支座的垂直支撐面應垂直于水平支撐面，偏差不大于0.025rad；支座的垂直支撐面、水平支撐面的左右面應在同一平面上，偏差不大于0.13mm。2.5校準條件校準前，實驗室環境條件環境溫度：（10~35）℃，相對濕度：不大于80%，試驗周圍無腐蝕性介質，并且附近無影響試驗結果的振源。2.6校準項目和校準方法2.6.1校準項目：試驗機機架、擺錘、支座相關尺寸2.6.2通用技術要求檢查：采用目測和手動方式進行檢查。2.6.3沖擊刀與試樣間隙：在擺錘自由懸掛時，將40mm×45mm（或120mm×125mm或160mm×165mm或200mm×205mm）的矩形試樣，分別以40mm（或120mm、160mm、200mm）和45mm（或125mm、165mm、205mm）截面尺寸方向放在支座上，檢查沖擊刀刃與試樣間隙。2.6.4擺錘兩個側面與支座之間的間隙：采用深度卡尺進行直接測量。2.6.5沖擊刀的中心與支座跨距的中心差：將標準試樣缺口背面粘貼復寫紙，將試樣在支座之間對正后，由擺錘沖擊刀刃輕擊標準試樣，用游標卡尺測量試樣上沖擊刀痕跡中心線與缺口頂端之間的距離。2.6.6沖擊刀刃與試樣縱軸的垂直度：將標準試樣缺口背面粘貼復寫紙，將試樣在支座之間對正后，由擺錘沖擊刀刃輕擊標準試樣，用影像儀測量標準試樣上沖擊刀痕跡中心線與試樣縱軸的夾角。2.6.7沖擊刀刃與試樣側面的平行度：采用標準試樣與沖擊刀刃接觸，通過直角尺、塞尺、象限測量儀等校準。2.6.8支座的垂直支撐面與水平支撐面的垂直度：采用直角尺、塞尺、象限測量儀等校準。2.6.9支座的垂直支撐面、水平支撐面的的左右面的平行度：采用水平儀、塞尺、象限測量儀等進行校準。2.6.10擺軸軸向、徑向間隙的校準：將打擊點推力塊置于試樣支座中間，使沖擊刀緊臥其Ｖ型槽口內，將裝好百分表的磁性表架置于主機架上適當位置，當百分表垂直對準沖擊刀刃時，用于測量擺軸的軸向間隙；當百分表垂直對準擺軸上方中心處時，測量擺軸的徑向間隙；將測力傳感器對準打擊點推力塊中心，施加相當于擺錘有效重量4%的橫向力，記錄百分表最大示值，作為測量結果。2.6.11摩擦和空氣阻力損失：摩擦和空氣阻力損失為擺錘開始位置時的勢能與擺錘完成一次無試樣時的擺動后的勢能之差。測量完成后，補償摩擦和空氣阻力損失，使擺錘無試樣釋放時指示出零勢能。2.6.12擺軸到打擊中心的距離：使用分度值不大于0.2s的電子秒表或其他計時器，將擺錘提起，提起至總角度不大于15°位置釋放，記錄擺錘往返擺動100次的時間t，重復測量3次計算擺動時間平均值t，按計算公式計算擺軸到打擊中心的距離。2.6.13勢能：在某一個最能與測力傳感器起作用的一點上將擺錘支在水平位置（離靜止位置90°±1°），測出擺錘質量，操作時務必使承載支撐和稱重支撐處的摩擦力減至最小，測定力臂長度（即擺軸中心與通過支撐點的垂直線之間的水平距離），按照計算公式進行勢能計算。2.6.14動態撕裂能示值誤差的校準：同樣用傾角儀或沖擊試驗機檢定儀（具有角度測量功能）測量擺錘不同位置的仰角，進行指示能量與動態撕裂能示值誤差的校準。校準范圍選擇試驗機度盤標稱能量的10%~80%，不少于5點，抬起擺錘使指針分別指示要求校準的各分度標記，然后測量升角α，按計算公式計算動態撕裂能。2.6.15擺錘的沖擊速度①考慮摩擦和空氣阻力損失時，采用瞬時速度測量儀測量打擊瞬間擺錘的沖擊速度。②不考慮摩擦時，打擊瞬間擺錘的沖擊速度θ按下式計算：2.6.16沖擊刀刃、支座尺寸：采用游標卡尺、萬能角度尺、半徑樣板或數顯半徑測量儀等校準。2.6.17雙擺錘試驗機校準方法與單擺錘試驗機相同。2.7校準結果表達根據實驗室環境要求、校準項目校準結果、測量不確定度評定結果等，按照推薦的校準報告格式，出具校準證書。2.8復校時