万能试验机 (UTM) 在评估镁合金增材制造零件时，主要评估三个关键的力学指标：屈服强度、拉伸强度和断裂伸长率。这些指标通常通过在沉积壁的水平和垂直方向上进行的拉伸试验得出，以确保对材料性能进行全面评估。
核心要点 虽然原始强度很重要，但在此背景下使用万能试验机的真正价值在于识别各向异性。通过比较不同打印方向的力学极限，您可以验证增材制造工艺是否达到了必要的结构对称性。
核心力学指标
屈服强度
这衡量的是镁合金开始发生塑性变形的应力水平。
屈服强度是材料停止表现得像弹簧并发生永久性变化的转折点。在增材制造中，这表明零件在失去设计形状之前的实际承载极限。
拉伸强度
该指标代表材料在断裂前被拉伸或拉扯时所能承受的最大应力。
拉伸强度（通常称为极限拉伸强度）是衡量合金峰值结构承载能力的决定性指标。它是确定最终制造组件安全裕度的关键数据点。
断裂伸长率
该指标通过测量材料在断裂前拉伸的长度来量化材料的延展性。
断裂伸长率对于理解镁零件的脆性或韧性至关重要。较高的伸长率百分比意味着材料在突然断裂前可以吸收更多能量并发生变形。
解决深层需求：各向异性和对称性
方向依赖性
增材制造是逐层构建零件的，这通常会产生内部结构，这些结构根据力的方向表现不同。
UTM 用于在水平和垂直方向上进行拉伸试验。这并非多余；这是检测由分层过程引起的力学不一致性的关键。
验证工艺对称性
测量这些指标的最终目标是验证力学性能的对称性。
如果水平和垂直样品的屈服强度或伸长率存在显著差异，则表明制造工艺正在生产各向异性（方向依赖性）零件。两个轴上的读数一致性证实了稳定且高质量的打印过程。
理解局限性
力学结果与化学原因
区分力学性能和材料成分至关重要。
UTM 评估的是症状，而不是根本原因。例如，如果镁合金丝在熔化过程中损失了钙等挥发性元素，UTM 将报告较低的强度或延展性，但它无法告诉您原因。
分析中的差距
虽然 UTM 确认零件是否符合力学标准，但它并不验证化学稳定性。
需要ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱法）等技术来追踪化学变化，例如钙的挥发。您必须依靠化学分析来确保材料的“配方”正确，并使用 UTM 来确保该配方转化为坚固的零件。
为您的项目做出正确选择
应根据您的具体工程要求来解读万能试验机的数据。
- 如果您的主要关注点是结构完整性：优先考虑屈服强度和拉伸强度，以确保零件在承受峰值载荷时不会发生永久变形或失效。
- 如果您的主要关注点是能量吸收/耐撞性：优先考虑断裂伸长率，因为需要更高的延展性来制造在撞击下会变形而非破碎的零件。
- 如果您的主要关注点是制造可靠性：优先考虑水平和垂直值之间的比较，以确保您的打印过程一致且各向同性。
增材制造成功的关键在于验证您的垂直打印强度是否与水平打印强度相匹配。
总结表：
| 指标 | 定义 | 增材制造的关键洞察 |
|---|---|---|
| 屈服强度 | 塑性变形开始时的应力 | 确定零件的实际承载极限。 |
| 拉伸强度 | 断裂前的最大应力 | 定义峰值结构承载能力和安全裕度。 |
| 断裂伸长率 | 断裂前的伸长百分比 | 测量延展性和能量吸收能力。 |
| 方向测试 | 水平与垂直拉伸试验 | 识别各向异性和工艺对称性的关键。 |
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参考文献
- Hajo Dieringa, Stefan Gneiger. Novel Magnesium Nanocomposite for Wire-Arc Directed Energy Deposition. DOI: 10.3390/ma17020500
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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