電子式萬能試驗機是用來對金屬材料和非金屬材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學(xué)性能試驗用的機械加力的試驗機。
電子萬能材料試驗機的使用范圍:科研院所、商檢仲裁機構(gòu)、大專院校以及橡膠、輪胎、塑料、金屬、電線電纜、制鞋、皮革、紡織、包裝、
建材、石化、航空…..等行業(yè),為材料開發(fā)、物性試驗、教學(xué)研究、品質(zhì)管制、進料檢驗、生產(chǎn)線的隨機檢驗等不可缺少的檢測設(shè)備。
我們知道試驗機必須具備三個要素:a、有加力裝置 b、有夾具 c、有力值顯示裝置和記錄。
可見夾具在試驗機中的重要性,我們通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)品),通過加力裝置,力值顯示裝置和記錄來判斷材料(或成品)是否合格和達到預(yù)定的性能指標。沒有可用的夾具,這些就無法判斷。夾具是試驗機中根據(jù)材料試樣變化而經(jīng)常變化的一個部分,不同的材料需要不同的夾具,它是試驗?zāi)芊耥樌M行及試驗結(jié)果準確度高低的一個重要因素。合理正確的使用夾具有利于試驗順利的進行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各行各業(yè)對材料的要求越來越高,致使新材料不斷的出現(xiàn)‚對夾具的設(shè)計提出了更高的要求。
夾具根據(jù)試驗方法不同,大致可分為:拉伸類夾具、壓縮類夾具、彎曲類夾具、剝離類夾具、剪切類夾具等,其中拉伸類夾具約占夾具總量的80%左右。
1、 夾具的特點
a.我們知道通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)對試樣進行加力,夾具所能承受的試驗力的大小是夾具的一個很重要的指標。它決定了夾具結(jié)構(gòu)的大小及夾具操作的勞動強度的大小,試樣材質(zhì)有金屬和非金屬之分,形狀有大小之分。材料的成分組成各種各樣,試樣所能承受的試驗力小到幾十厘牛,大到幾十噸,試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲,大到直徑1m的pvc管材等。這就要求根據(jù)不同的試驗力、試樣的形狀大小選擇設(shè)計不同的夾具。
b.對夾具材料的要求:
①.對一般的金屬及非金屬試樣‚夾具的鉗口直接與試樣接觸,一般都選用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼,合金高碳鋼(或低碳合金鋼)、冷作模具鋼等,通過適當?shù)臒崽幚砉に嚕ù慊鼗?、滲碳淬火等)增加其強度、耐磨性. 有時也在鉗口處鑲裝特種鋼材‚或在鉗口表面噴涂金鋼砂等.
②.對一些小試驗力的夾具,與試樣接觸的表面采用粘軟質(zhì)膠皮等。(例如:塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面。)
③夾具體一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼,通過適當?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)性能。有時為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時也采用鑄造結(jié)構(gòu)(鑄鋼‚鑄鋁等)
c.對夾具結(jié)構(gòu)的要求:
①.夾具的設(shè)計主要依據(jù)材料的試驗標準及試樣(特指成品及半成品)的型狀及材質(zhì)。以上所說的試驗標準是指iso、astm、din、gb、bs、jis…等,還有企業(yè)標準、行業(yè)標準等,這些標準中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴格的規(guī)定,我們可以根據(jù)試樣及試驗方法的不同設(shè)計不同的夾具。對于特殊試樣(成品及半成品的)使用的夾具,主要根據(jù)試樣的型狀及材質(zhì)設(shè)計夾具。
②.夾具本身沒有固定的結(jié)構(gòu)(如金屬絲可采用纏繞方式夾緊‚也可采用兩個平板夾緊,金屬薄板試樣可采用楔形夾緊方式,也可采用對夾夾緊方式),這和主機有明顯的區(qū)別。主機國內(nèi)、國外的大同小異,而夾具國外的、國內(nèi)的區(qū)別很大,不同公司間也有大的區(qū)別。這主要取決于公司的整體水平,設(shè)計人員的經(jīng)驗的積累。
③.夾具本身就是一個鎖緊機構(gòu),我們知道機械上的鎖緊結(jié)構(gòu)有:縲紋(即螺紋,螺釘,螺母)、斜面、偏心輪、杠桿等,夾具就是這些結(jié)構(gòu)的組合體。試驗機用夾具在結(jié)構(gòu)上沒有固定的模式‚根據(jù)不同的試樣及試驗力大小‚在結(jié)構(gòu)上差別很大.(大試驗力的試樣一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu)‚隨試驗力的增加‚夾緊力隨之增加,臺肩試樣采用懸掛結(jié)構(gòu)等),如果夾具按結(jié)構(gòu)劃分,可分為楔形類夾具(指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、對夾類夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、纏繞類夾具(指試樣通過纏繞方式鎖緊的夾具)、偏心類夾具指采用(偏心鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、杠桿類夾具(指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)的夾具)、臺肩類夾具(指適用于臺肩試樣的夾具)、螺栓類夾具(指適用于螺栓、螺釘、螺柱等測試螺紋強度的夾具)、90°剝離類夾具(指適用于兩試樣進行垂具,直剝離的夾具)等。這些夾具的結(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)缺點,例如:楔形夾具,初始夾緊力小,隨試驗力增加。夾緊力隨之增加。對夾夾具,初始夾緊力大,隨試驗力增加。夾緊力隨之減小。
2.如何判斷夾具是否適用:
對夾具適用性的判定很難界定,由于夾具結(jié)構(gòu)的特殊性‚對一種夾具‚有時我們很難確定它到底更適合那種試樣,但不能說沒有辦法,有以下幾點供參考:
a.夾具是否使用方便、安全。
b.夾持是否可用,不能有打滑現(xiàn)象。
c.做試驗過程中,試樣斷點好。數(shù)據(jù)離散性小。(即試樣不斷鉗口、鉗口內(nèi)、平行段或標距外)
3.如何選擇夾具主要從以下幾方面考慮:
a.根據(jù)主機試驗力選擇主要夾具。夾具所能承受的力必須大于等于主機的試驗力。
b.根據(jù)非標配置、或擴展配置選一些次要夾具。
c.根據(jù)客戶試樣選夾具。
d.建議客戶用什么樣的夾具。
4. 正確裝夾試樣
試樣的正確裝夾對試驗很重要,直接影響試驗的成敗及測試數(shù)據(jù)的準確性??偟脑瓌t是:使試樣(或成品、半成品)的受力作用線盡量與傳感器的力作用線重合。
a.對矩形試樣、脆性試樣來說,裝夾更為重要。對楔形夾具來說,試樣的左、右對中是由夾具保證的,但前后卻容易裝斜,裝斜后在拉伸過程中試樣兩側(cè)受力不均勻,有可能撕裂試樣或斷點差。在裝夾時盡可能的將試樣前后裝平行,平行后再做拉伸。
b.在鋼絲類纏繞夾具中,不能出現(xiàn)線壓線的情況,這樣會造成局部的應(yīng)力集中,往往會從壓線處斷,造成斷點差。
c.對于搭接試樣,應(yīng)使搭接面通過傳感器的力作用中心。
5.夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢:
a.試驗機的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品檢測方向發(fā)展‚這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原用于標準試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展。
b.夾具的使用向高效率,低勞動強度的方向發(fā)展。過去的夾具一般采用機械鎖緊,費時費力,勞動強度大,效率低。隨著工作環(huán)境的改善,及大批量試驗(生產(chǎn)流水線隨機抽檢的)需要,夾具的夾緊方式由原來的機械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發(fā)展。
c.全自動夾具:從試樣尺寸測量到裝夾,再到開始試驗,最后出測試報告一次完成。此類夾具成本很高,僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。
d.環(huán)境試驗的增多,使用于高低溫的夾具增多。環(huán)境試驗的增多,給夾具的設(shè)計增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗國家標準都有規(guī)定:圓試樣用螺紋,板試樣上有孔。由于連接方式固定,所以夾具的設(shè)計較為簡單。但高低溫試驗卻不同,它一般是在高低溫箱中做試驗,它的試樣一般標距短(一般為常溫試樣)。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內(nèi),高低溫試驗一般由于試驗機行程受限制,這就要求夾具體積小,又要滿足試驗力,又要耐高溫、低溫‚一般比較難設(shè)計。
e.連續(xù)試驗夾具增多。由于過去一般是制樣檢測,試樣的拉伸、壓縮是分開進行的,而現(xiàn)在成品檢測越來越多,試樣在同一次試驗中又要受拉伸,又要受壓縮,又要有高的效率,只能用同一種夾具既做拉伸又做壓縮。
f.特殊行業(yè)用試驗夾具增多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一些新興的行業(yè)對試驗用夾具提出了新的要求,例如要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性,耐腐蝕(在溶液中做試驗)等等。
由于試驗機夾具使用的特殊性,以及新材料的不斷出現(xiàn),夾具的設(shè)計一直處在被動的局面。我們每天都會碰到新材料,需要設(shè)計新的夾具。我們只有總結(jié)過去的成功經(jīng)驗,來順應(yīng)新的發(fā)展趨勢。
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