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你了解什么是拉力试验机吗?

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一、拉力试验机是什么?


(一)定义与基本原理


拉力试验机,又名万能材料试验机,是一种用来针对各种材料进行仪器设备静载、拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机。它适用于诸如塑料板材、管材、异型材,塑料薄膜及橡胶、电线电缆、钢材、玻纤维等众多材料的各种物理机械性能测试,是材料开发、物性试验、教学研究、质量控制等工作中不可缺少的检测设备。
拉力试验机的工作基于胡克定律和应变测量原理。胡克定律指出,在弹性变形范围内,材料受力与变形呈线性关系,拉力试验机利用这一定律来测量材料的弹性力学性质,像弹性模量、屈服强度等参数。而应变测量原理则是通过测量试样的位移,以此来计算材料受力引起的单位长度变化,进而评估材料的延展性、韧性等力学性质。在实际操作中,当对试样施加拉力时,试验机通过相应的传感器等部件来精准捕捉受力大小以及材料产生的变形情况,然后依据这些数据,按照上述原理进行运算和分析,最终得出材料各项力学性能指标,帮助人们全面了解材料在受力状态下的表现。

(二)主要组成部分


拉力试验机主要由加载系统、测量系统、控制系统和试样夹持系统等部分构成。


加载系统:该系统负责施加拉伸力,是让试样产生形变的动力来源。常见的加载方式有通过电机或液压系统带动夹具对试样施力,比如在一些大型拉力试验机中,液压系统能够提供较大且稳定的拉力,满足对高强度金属材料等的测试需求;而小型的拉力试验机可能采用电机驱动,更适用于力量需求相对较小的材料测试场景。其作用就是按照试验要求,准确地给试样施加不同大小和方向(如拉伸、压缩等)的力,使试验能够顺利开展。


测量系统:主要用于记录材料的伸长量以及所受力量等关键数据。它包含了诸如载荷传感器、应变计、位移传感器等部件。载荷传感器能够精确测量试样所承受的载荷大小,不同量程的传感器可满足不同力量范围的测试需求,例如有的传感器可以测量几克到上百吨的载荷。应变计则专注于对材料微小变形的测量,通过检测材料受力后的应变情况,辅助分析材料的力学特性。位移传感器可以精准获取试样在受力过程中的位移变化,这些数据综合起来,为后续的分析材料性能提供了基础依据。


控制系统:其核心作用是精确控制加载速度和整个加载过程。操作人员可以通过控制系统预设加载的速率、保持时间、卸载等步骤,它能确保拉力按照设定的要求稳定施加在试样上,避免加载速度过快或过慢等情况影响试验结果的准确性。比如在测试一些对加载速率敏感的材料时,控制系统可以精准地维持恒定的加载速度,保障试验数据可靠。同时,一些先进的控制系统还能与计算机相连,实现自动化测试以及数据处理等功能。


试样夹持系统:主要用于固定和夹持待测试样,确保试样在试验过程中不会出现松动、滑移等情况,因为一旦试样固定不稳,那么所测得的数据就会出现偏差,无法真实反映材料的性能。不同的材料需要与之适配的夹具,像金属材料通常需要能牢固夹紧且不易损伤试样表面的夹具;橡胶等弹性材料延伸率比较大,夹具设计就要考虑适合橡胶的特性、不能打滑,还可根据具体测试需求增配如 O 型圈夹具、轮胎行业专用夹具等;而纺织行业的织物面料测试时,夹具要能保证在剥离、穿刺、撕裂等不同测试项目中都能准确固定试样。所以试样夹持系统也是试验能否顺利进行及试验结果准确度高低的一个重要因素。


二、拉力试验机的分类


(一)按照自动化程度分类


拉力试验机按照自动化程度可分为指针式、数显式和电脑系统这几种类型。


指针式拉力试验机:这是一种传统的拉力测试机,因其测试精度低、性价比也不高,如今基本上已被数显式拉力试验机所淘汰。不过,在小力量范围内,也就是我们常见的拉力计,常被工厂用于小制品的简单力量测试,由于价格低廉,还是比较受欢迎的。比如一些小型工厂在对诸如小塑料配件、简易橡胶小件等力量要求不高的产品进行初步的拉力测试时,就会选用指针式拉力试验机,它能快速给出一个大致的力量参考数值,方便工人进行简单判断。


数显式拉力试验机:也被称为微电脑型拉力试验机,它的试验数据信息直接显示在液晶显示器上,测试项目相对比较固定,常用于工厂的质量控制环节。例如在塑料制品厂,对于批量生产的塑料管材、板材等产品,通过数显式拉力试验机定期抽检,检测其拉伸强度是否达标,进而把控产品质量,确保出厂产品符合相应的质量标准要求。


电脑系统拉力试验机:这是比较通用的拉力机类型,其测试数据通过电脑采集,再经过软件程序的计算处理得出最终数据,而且可以通过报表的方式打印出来,使用起来十分便捷。常用于科研单位、检测机构以及新产品开发等场景。像科研单位在研发新型高性能材料时,需要精确地测量材料在不同拉力条件下的各项力学性能指标,电脑系统拉力试验机就能很好地满足需求,它可以按照设定好的复杂程序,精确控制拉力加载过程,并准确记录和分析大量的数据,为科研工作提供有力的数据支撑。


(二)按照控制系统分类


依据控制系统的不同,拉力试验机可分为变频系统、伺服系统以及其他驱动方式这几类。


变频系统拉力试验机:采用变频电动机自动控制系统,拉伸和压缩速度通过变频调速器操控。不过,目前这种类型的拉力试验机已经基本上被伺服系统替代了。以往一些对拉伸、压缩速度精度要求不是特别高的常规材料测试场景中,会使用变频系统拉力试验机,例如普通的民用橡胶制品生产企业,在对产品进行一般性的拉力性能检测时,它能基本满足速度调控需求。


伺服系统拉力试验机:选用伺服马达自动控制系统,在拉伸、压缩速度及位移操控方面更加精确。伺服电机系统是伺服控制反馈操作,可用于恒速检测、周期检测、程序编写检测等。在一些对试验精度要求极高的场合,比如航空航天领域的金属材料、高性能复合材料的力学性能测试中,伺服系统拉力试验机就能发挥重要作用,它能够严格按照预设的高精度速度、位移参数进行试验,确保获取的材料性能数据准确可靠,为这些关键领域的材料选用和产品设计提供精准依据。


其他驱动方式拉力试验机:比如通过直流马达操控的拉力试验机,这类驱动方式的拉力试验机由于性价比低,现在已经逐渐被淘汰,在市场上的应用也越来越少了。


(三)按照行业及功能特点分类

拉力试验机按照行业及功能特点可细分为适用于不同行业材料的多种类型。


金属拉力试验机:金属材料通常拉伸强度大,延伸率小,所以需要配置金属标点引伸计。在金属加工制造业,像汽车零部件生产、建筑用钢材检测等领域,金属拉力试验机必不可少。例如汽车发动机的一些关键金属连接件,需要通过金属拉力试验机检测其抗拉强度等指标,确保在汽车运行过程中,这些连接件能够承受住巨大的拉力而不会出现断裂等问题,保障行车安全。


橡胶拉力试验机:橡胶或弹性体延伸率比较大,需附带大标点伸长装置,同时夹具设计要考虑适合橡胶的特性,不能打滑,还可增配 O 型圈夹具、轮胎行业装用夹具等。在橡胶制品行业,无论是轮胎生产、橡胶密封件制造等,都要依靠橡胶拉力试验机来检测产品的拉伸性能、弹性恢复性能等。比如轮胎在研发阶段,需要通过该试验机模拟不同路况下轮胎所受的拉力情况,检测其是否能保持良好的性能和结构完整性。


塑料拉力试验机:塑料的拉伸强度比橡胶大,延伸率有大有小,且常常要检测三点抗弯试验。在塑料制品行业,如塑料管材、塑料薄膜等生产企业,会用塑料拉力试验机检测产品的力学性能,确保产品符合相应的质量和使用要求,像塑料管材在铺设使用过程中要承受一定的压力和拉力,提前通过试验机检测就能避免后续出现破裂等质量问题。


纺织拉力试验机:纺织行业需要检测织物面料剥离、穿刺、撕裂,单纱拉伸等项目,其夹具及软件比较特殊。服装厂、面料生产企业等会使用纺织拉力试验机来检测面料的强度、纱线的拉伸性能等,例如在户外功能性服装面料的研发中,要测试面料在受到外力拉扯、穿刺等情况下的性能表现,就离不开纺织拉力试验机。


纸张拉力试验机:纸张需要检测拉伸强度、环压强度、竖压、平压、边压、剥离强度等,相应的夹具较多。在造纸厂、纸箱生产企业等,纸张拉力试验机可用于检测纸张成品以及纸箱等产品的强度性能,保障其在运输、使用过程中能够承受相应的外力作用,像纸箱在堆满货物堆叠存放时,其纸张的抗压、抗拉伸等性能就需要通过试验机检测来保证。


皮革拉力试验机:皮革需要检测拉伸强度、撕裂强度等,测试项目相对比较简单。皮革制品厂在生产皮包、皮鞋等产品时,要通过皮革拉力试验机检测皮革原料的质量,确保制成的产品耐用,不易出现破损等情况。


(四)按试验材料、温度、用途、自动化程度细分分类


从不同维度细分,拉力试验机还有以下分类情况。


按试验材料分:有金属材料夹具和非金属材料夹具的拉力试验机。金属材料夹具的拉力试验机主要针对各类金属材料进行力学性能测试,夹具的设计注重牢固夹紧金属试样,并且要避免对试样表面造成损伤,以保证测试数据准确反映金属材料本身的性能;而非金属材料夹具的拉力试验机适用于如橡胶、塑料、纺织物等非金属材料,由于非金属材料特性各异,像橡胶的弹性大、纺织物质地相对柔软等,夹具的设计也各有不同,要充分考虑适配不同非金属材料的特性,防止试样在测试过程中出现滑脱等情况。


按试验温度分:包含常温、高温、低温、高低温夹具的拉力试验机。常温夹具的拉力试验机适用于在常规环境温度下对材料进行测试,满足大多数日常材料检测需求;高温夹具的拉力试验机可模拟高温环境,比如在研究一些用于高温工业环境下的材料,如发动机内部耐高温部件所用材料时,就需要用高温夹具的拉力试验机来检测材料在高温状态下的力学性能变化;低温夹具的拉力试验机则用于模拟低温环境,像在高寒地区使用的一些建筑材料、户外装备材料等,要通过低温夹具的拉力试验机测试其低温下的强度、韧性等性能;高低温夹具的拉力试验机可以在一次试验中模拟不同的温度变化过程,更全面地考察材料在温度交变情况下的力学性能稳定性,常用于航天航空等对材料环境适应性要求极高的领域。


按用途分:有拉伸夹具、压缩夹具、弯曲夹具、剪切夹具、剥离夹具、撕裂夹具、封合夹具、抗弯抗折夹具等不同用途的拉力试验机。拉伸夹具的拉力试验机侧重于检测材料在受到拉伸力作用时的性能表现,像金属线材、塑料薄膜等材料的拉伸强度测试;压缩夹具的拉力试验机用于模拟材料受到压缩力的情况,比如建筑用砖块、泡沫材料等的抗压性能检测;弯曲夹具的拉力试验机可检测材料的抗弯性能,在家具制造行业检测木材、板材的抗弯能力时会用到;剪切夹具的拉力试验机主要针对材料的抗剪切性能测试,如金属板材的剪切强度检测;剥离夹具的拉力试验机常用于检测复合材料、多层材料之间的剥离强度,例如电子设备中多层电路板各层之间的剥离性能测试;撕裂夹具的拉力试验机可模拟材料被撕裂的情况,像纸张、织物等材料的撕裂强度检测会用到;封合夹具的拉力试验机对于一些需要检测密封性能的材料,如包装袋、密封容器等材料的封口处强度检测有重要作用;抗弯抗折夹具的拉力试验机则着重检测材料在反复弯折情况下的性能,比如金属薄片、塑料管材等在实际使用中可能会面临弯折情况,就需要通过这类试验机来评估其抗弯抗折能力。


按自动化程度分:可分为手动、气动、电动、液压夹具的拉力试验机。手动夹具的拉力试验机操作相对简单,成本较低,适用于一些对测试精度要求不高、测试频率较低的小型实验室或者简单的材料初步检测场景;气动夹具的拉力试验机利用气体压力来控制夹具的开合和夹紧动作,具有夹紧力稳定、操作便捷的特点,常用于一些需要快速更换试样、频繁进行测试的生产车间等场合;电动夹具的拉力试验机通过电机驱动夹具动作,能够实现较为精确的控制,在一些对夹具控制精度有一定要求的材料测试中应用较多;液压夹具的拉力试验机依靠液压系统提供强大且稳定的夹紧力,适合用于大型、高强度材料的测试,例如对大型金属构件、超厚板材等进行力学性能测试时,液压夹具的拉力试验机就能很好地满足固定试样的需求,保障试验顺利开展。


三、拉力试验机的应用领域


(一)常见行业应用


拉力试验机在众多工业部门以及相关实验室都有着极为广泛的应用,是保障材料质量、推动产品研发的关键设备之一。


在机械行业,拉力试验机可用于检测各类机械零部件所使用材料的力学性能。例如在汽车制造领域,发动机的连接件、车身框架的金属材料等,都需要通过拉力试验机来测试其抗拉强度、屈服强度等指标,以此判断材料是否能满足汽车在不同行驶工况下所承受的拉力要求,保障行车安全。同时,对于一些机械传动部件所用到的塑料、橡胶等材料,也可以利用拉力试验机检测其耐磨性、弹性恢复能力等,确保部件在长期使用过程中性能稳定。


冶金行业中,无论是钢铁等金属材料的生产,还是对新研发的合金材料进行性能评估,拉力试验机都不可或缺。通过对金属材料试样进行拉伸、压缩等试验,能准确得出材料的强度、韧性等关键参数,帮助冶金企业把控产品质量,也为新材料的开发和改进提供数据支撑,使得冶金产品能更好地应用于建筑、机械加工等下游产业。


石油和化工行业同样离不开拉力试验机。像化工生产中所涉及的各种塑料管材、橡胶密封件等产品,在生产过程中需要用拉力试验机检测其拉伸强度、耐腐蚀性等性能,确保产品在复杂的化工环境下,如输送腐蚀性液体、承受一定压力等情况下,能够正常使用且具备足够长的使用寿命。而且对于一些新型的高分子材料研发,拉力试验机更是能助力科研人员了解材料的力学特性,以便对其进行优化改进。


建材行业里,拉力试验机的应用也十分广泛。比如建筑用的钢材、水泥制品、保温材料等,都需要检测其抗压、抗拉等力学性能。对于建筑钢材来说,拉力试验机可以测定其屈服强度、极限抗拉强度等,确保钢材质量符合建筑结构设计要求,保障建筑物的安全性;而对于像保温板之类的材料,通过拉力试验机测试其拉伸强度等性能,可判断其在安装和使用过程中是否容易出现破损等情况。


在航空航天领域,对材料的性能要求极高,拉力试验机发挥着至关重要的作用。从飞机的机翼、机身等结构所使用的高强度金属合金材料,到航空航天设备中的各类密封橡胶件、耐高温的复合材料等,都要经过拉力试验机严格的力学性能测试。例如在检测飞机机翼材料时,需要精确测量其在不同受力状态下的力学参数,确保机翼在高空飞行时能承受巨大的空气动力等作用力,保障飞行安全。


大专院校和科研院所的相关实验室更是拉力试验机的 “聚集地”。在教学方面,老师可以利用拉力试验机向学生直观地展示材料受力变形等力学现象,帮助学生更好地理解材料力学的相关知识;在科研工作中,研究人员借助拉力试验机对各种新型材料开展性能测试,比如开发新型的高性能陶瓷材料、具有特殊功能的聚合物材料等,通过拉力试验机获取的数据来分析材料的优势与不足,进而指导进一步的研发工作,推动材料科学不断向前发展。


总之,拉力试验机贯穿于众多行业的材料开发、质量控制以及产品性能评估等各个环节,为各行业的发展提供了有力的技术支持。


(二)特殊环境应用(如高低温拉力试验机)


高低温拉力试验机作为一种特殊的拉力测试设备,在不同温度条件下评估材料拉伸性能方面有着独特且重要的作用。


按照温度范围来分类,低温拉力试验机通常可以提供较低的温度环境,常见的能达到 - 70°C 至 - 196°C 这样的低温范围,主要用于测试材料在低温条件下的性能。比如在高寒地区使用的建筑材料,像桥梁、输油管道等基础设施所用到的钢材、密封材料等,需要通过低温拉力试验机模拟低温环境,检测其低温下的强度、韧性以及抗脆断能力等指标,确保这些材料在寒冷环境中不会因为温度过低而出现性能大幅下降甚至失效的情况。还有一些用于航空航天领域的特殊材料,在高空低温环境下要承受复杂的力学作用,低温拉力试验机就能帮助科研人员准确掌握这些材料在低温状态下的力学性能变化情况,为航天器、飞机等的设计制造提供可靠依据。


高温拉力试验机则能够提供较高的温度范围,有的甚至可以达到 1000°C 以上的高温,适用于测试材料在高温条件下的性能表现。例如在发动机内部,其零部件所使用的金属材料、耐高温陶瓷材料等,要长时间处于高温环境中工作,利用高温拉力试验机模拟发动机的工作温度环境,对这些材料进行拉伸测试,就能了解材料在高温下的强度、蠕变性能等关键指标,判断材料是否满足发动机高温运行的要求,避免因材料在高温下性能不足而导致发动机故障等问题。


从冷却 / 加热方式来看,冷却式高低温拉力试验机是通过使用液氮或制冷剂等冷却介质来降低试样和环境温度,实现低温环境的营造,这种方式制冷效果较好,能够快速达到所需的低温状态,并且温度控制精度也较高,常用于对低温性能要求较为严格的材料测试场景,比如一些超导材料、低温电子元件等的性能检测。加热式高低温拉力试验机依靠电加热元件或加热器来提供加热能力,使试样和环境达到所需的高温,它的优点在于加热速度可调节范围较广,温度稳定性好,适用于不同高温需求的材料测试,像金属材料的高温强度测试、高温塑料的性能评估等都可以借助这类试验机来完成。恒温高低温拉力试验机同时具备冷却和加热功能,能够在一台设备上实现对试样进行精准的温度控制,在进行需要温度交变或者特定温度曲线变化的试验时非常方便,例如模拟材料在昼夜温差大的环境或者热循环工况下的性能变化,就可以利用恒温高低温拉力试验机来实现。


按照试样夹持方式分类,单夹持式高低温拉力试验机试样只有一个夹持点,主要用于单轴拉伸测试,这种方式适用于一些形状规则、受力方向较为单一的试样,比如金属线材、塑料棒材等材料的拉伸性能测试,操作相对简单,能准确测量材料在单轴受力情况下的力学参数。双夹持式高低温拉力试验机试样有两个夹持点,可进行双轴拉伸或剪切测试,对于一些复合材料、薄板材料等,在实际使用中可能会受到多方向的力作用,通过双夹持式的试验机就可以模拟其实际受力状态,更全面地评估材料在复杂受力环境下的力学性能,像飞机机翼蒙皮材料、电子设备的多层电路板等的性能检测就会用到这种夹持方式的试验机。

在不同的应用行业中,高低温拉力试验机也有着各自的重要作用。在汽车行业,车身零部件、密封件、橡胶制品等需要在极端温度条件下保持稳定性和强度,高低温拉力试验机可以模拟汽车在严寒的冬天和炎热的夏天等不同环境下,这些部件所承受的温度和拉力情况,检测其耐寒性和耐热性能,确保汽车在不同气候条件下都能安全可靠地行驶。航空航天行业中,飞机结构材料、导弹部件等对材料的环境适应性要求极高,高低温拉力试验机被用于评估材料在高空低温、高速飞行产生的高温等极端环境下的性能,保障材料在这些恶劣条件下的可靠性和耐用性。电子行业里,电子产品在不同的使用场景下可能会面临高温或低温环境,例如手机、电脑等电子设备在高温环境下散热不良可能会影响性能,在低温环境下电池续航、屏幕显示等可能会出现问题,高低温拉力试验机可用于测试电子元件、电路板等的低温和高温性能,帮助优化产品设计,提高产品的环境适应性。


总之,高低温拉力试验机凭借其能模拟不同温度环境的优势,在众多行业的材料研究、产品质量控制以及新品开发等方面都发挥着不可或缺的作用,为各领域的技术进步和产品性能提升提供了有力保障。


四、拉力试验机的选购要点


(一)力值大小与结构选择


在选购拉力试验机时,力值大小是一个关键考量因素,因为它直接决定了所使用传感器的类型以及拉力机的整体结构。一般来说,不同生产厂家所涉及材料的特性差异,对拉力试验机力值范围的需求也截然不同。


对于软包装生产厂家,比如生产塑料薄膜、纸张包装袋等产品的企业,通常拉力范围在 100N 左右就已足够,这种情况下选择单臂式拉力试验机就可以满足测试需求。而像金属材料生产厂家,例如钢铁、合金、钢缆行业等,由于金属材料本身强度较高,需要承受较大拉力,往往要选用能适应较大拉力(可达一吨或以上)的门式结构拉力试验机。要是船舶、矿业等对力值要求更大的领域,则可能需要选用卧式拉力试验机了。所以,企业在选购时一定要结合自身生产材料所需的力值范围,准确选择与之匹配的拉力试验机结构,这样才能确保后续试验的正常开展以及测试结果的准确性。


(二)试验行程考虑


试验行程同样是选购拉力试验机时不容忽视的要点,其选择需依据不同材料的性能和具体要求来确定。


就软包装薄膜这类材料而言,根据其通常需要测试的性能和要求,试验行程在 600 - 800mm 基本就能满足。不过,对于像硅胶等特殊伸长率比较大的材料(伸长率超过 1000%),为避免在试验过程中夹具运行超过行程使用极限、造成设备损坏的情况发生,就需要选择行程在 1000mm 或是 1200mm 的拉力试验机了。而金属材料伸长率相对都比较小,所以在试验行程方面一般不需要太大的规格。总之,要充分考虑材料自身特性来合理选择试验行程,以保障拉力试验顺利且有效地进行。


(三)标准配置分析


拉力试验机的智能化基本配置一般涵盖主机、微电脑以及打印机这几个部分。其中,若微电脑功能强大,可直接实现打印功能;另外,也可以选择配备普通电脑。配备普通电脑有着显著优势,它能够进行复杂的数据分析,例如数据编辑、局部放大、可调整报告形式,还能对成组式样进行统计分析等操作,极大地方便了试验数据的处理和结果呈现。


同时,如果选择配用电脑,厂家还应加入相应的控制系统,确保整个拉力试验机在电脑的配合下能够稳定、高效地运行,实现各项预设功能,满足不同用户对于试验过程控制以及数据分析等多方面的需求。


(四)输出结果对比


拉力试验机在完成试验后,能够输出多项内容,比如力值、伸长率、抗拉强度、定力伸长、定伸长力值、屈服强度、弹性模量、试验力等。在这方面,国内外厂家的产品存在一定差异。


国外一些厂家的产品,通常可以输出上述提到的较为全面的 8 项结果;而国内厂家的情况则有所不同,部分厂家可以输出 5 - 6 项内容,还有些厂家可能仅能输出力值的最大值、平均值以及最小值这三项。所以,用户在选购拉力试验机时,要根据自身对于试验结果全面性的需求,仔细对比不同厂家产品在输出结果方面的特点,以便选择最符合自身实际使用要求的设备。


(五)试验项目多样性


拉力机具备一机多用的显著特点,在配备不同夹具的基础上,可以开展多种试验项目,像拉伸、压缩、弯曲、撕裂、剪切、180 度剥离、90 度剥离试验等,能够满足对不同材料在不同力学性能测试方面的需求。例如在软包装行业,对于塑料薄膜、纸张等材料,可以通过更换相应夹具,利用同一台拉力机完成多种不同的力学性能检测,大大提高了设备的使用效率和适用性。


并且,市面上还有一些高档拉力机,因其传感器精度较高(有的达到十万分之三以内,甚至更高精度),除了上述常规试验项目外,还额外开发出了可以测试摩擦系数等其他特殊项目的功能,进一步拓展了拉力试验机在材料力学性能检测方面的应用范围。


(六)配件相关要点


传动方面:拉力试验机常用的传动方式有丝杠传动和齿条传动。丝杠传动相对昂贵,但其优势在于能够用于高精度的测试场景,并且测试重复性高;而齿条传动则较为便宜,不过适用于对精度要求相对较低、测试重复性也较低的情况。


丝杠类型:丝杠对于拉力试验机的拉力精度测量起着决定性作用。常见的丝杠类型有滚珠丝杠、梯形丝杠以及一般丝杠。其中,滚珠丝杠精度最高,但其性能的充分发挥需要依靠电脑伺服系统进行操作,而且整套配置的价格也比较高;采用一般丝杠和梯形丝杠通常就可以达到像软包装材料等非金属材料所要求的精度,也就是 0.5 - 1% 的精度范围。


传感器部分:传感器是拉力试验机的重要部件之一,其主要成本体现在使用寿命上,并且光电感应属于比较先进的技术,质量较好的传感器一般可以使用十万次以上,在这方面进口和国内部分合资厂家能够达到更高的技术水平,为拉力试验提供更可靠、精准的数据采集保障。所以,在选购拉力试验机时,要综合考虑这些配件因素对设备精度和整体性能的影响,做出合适的选择。


(七)试验速度选择


市面设备所提供的试验速度范围各有不同,对应的调速系统也存在差异。部分设备的试验速度范围在 10 - 500mm/min,这类设备一般使用普通调速系统,其成本相对较低,但缺点是较为粗糙,会对精度产生一定影响;还有些设备的试验速度范围在 0.001 - 500mm/min,它们采用的是伺服系统,虽然价格昂贵,不过精度很高。


对于不同需求的企业,比如软包装企业来说,选用伺服系统且调速范围在 1 - 500mm/min 的拉力试验机就足够了,这样既能够保证试验精度不受影响,同时设备价格也在合理的范围之内,能在满足测试要求的基础上实现较好的性价比,确保企业在材料力学性能测试过程中高效且准确地获取相关数据。


(八)测量精度要求


拉力试验机涉及多个方面的精度问题,包括测力精度、速度精度、变形精度、位移精度等。在理想状态下,这些精度值最高都可达到正负 0.5,不过对于大多数一般厂家而言,达到 1% 的精度通常就能满足日常测试需求了。而且,目前市场上拉力试验机的力值分辨率几乎都能达到十万分之一的较高水平。


不同厂家由于生产的产品特性以及测试需求不同,对精度的要求也会有所差别。例如汽车配件生产厂家,在检测一些高强度或高弹性的汽车配件材料时,可能就需要更高的精度来确保测试结果的准确性;而对于一些普通材料的简单力学性能检测,常规精度的拉力试验机便可胜任。所以,厂家在选购时要结合自身实际的精度需求,参考相应的精度标准建议,选择合适的拉力试验机产品。


五、拉力试验机的操作与维护


(一)操作方法与步骤


在使用拉力试验机进行试验前,需做好充分的准备工作。首先要确保试验机处于水平放置状态,若试验机放置不平,可能会影响试验结果的准确性。然后检查各部件连接是否牢固,比如加载系统、测量系统、控制系统以及试样夹持系统之间的连接,任何一处松动都可能导致试验过程出现故障。同时,还要对试验仪进行相应的调整,像根据试样的大致力值范围,选择合适量程的传感器,并校准试验机的零点,确保初始状态下各项测量数据为零。


试验过程中,试样的夹持是关键步骤。不同类型的材料要选用与之适配的夹具,例如测试金属材料时,需使用能牢固夹紧且避免损伤试样表面的夹具;对于橡胶等弹性大、延伸率高的材料,则要采用不会打滑且适合其特性的夹具。将试样一端先准确地夹在接近力传感器一端的夹头上,为消除试样自重对初始力值的影响,需先进行力清零操作,之后再夹持试样的另一端。在夹持时,要保证试样在夹具中处于正位,不能出现歪斜等情况,否则在施加拉力时,试样受力不均,所测得的数据就无法真实反映其力学性能。


接着便是按照试验要求施加拉力,操作人员可通过控制系统预设加载的速率、保持时间、卸载等步骤。在整个拉力施加过程中,要密切观察试样的形变情况,例如通过试验机配备的位移传感器所反馈的数据,了解试样的伸长量变化;同时关注测量系统记录的所受力量等关键数据,看其是否在合理的变化范围内,若出现异常波动,可能意味着试样有滑脱、夹具松动或者试验机出现故障等问题。


试验结束后,要及时存储数据,现在多数拉力试验机都能通过配套软件将试验过程中采集到的力值、伸长率、抗拉强度等各项数据自动保存下来。随后可利用软件对数据进行分析,比如分析应力 - 应变曲线,确定材料的屈服强度、弹性模量等重要力学性能指标,还可以将数据以报表的形式打印出来,方便后续查看与存档。


(二)日常维护保养


拉力试验机的日常维护保养至关重要,关乎其使用寿命以及测量结果的准确性。


在防潮方面,要保持试验机所处环境的干燥,避免其长时间处于潮湿环境中,因为潮湿可能会使试验机的金属部件生锈、电子元件受潮损坏等。如果试验机放置在湿度较大的地方,可考虑配备除湿设备,或者使用防潮罩等对试验机进行防护。对于防尘,每次试验完成后,应及时清理拉力试验机表面及夹具上的残留物,使用软布轻轻擦拭,像那些难以触及的角落,也要仔细清理,防止灰尘堆积影响试验机的正常运行。特别是对于传动部件,如丝杠、导轨等,灰尘进入可能会加剧磨损,所以要定期进行深度清洁。


在防锈方面,试验机的金属部件容易生锈,尤其是长期不使用或者处于湿度较高环境下时。像试样夹持系统中的夹具,在使用后若有残留试样的水分等,要及时擦干,并定期涂抹防锈油。对于油路系统,要定期检查液压油的油位和质量,及时更换污染或老化的液压油,确保油路通畅,压力稳定。气路部分同样需要定期检查,查看气管是否有漏气现象,气压是否正常,保证气路能为相关气动部件提供稳定的动力支持。

此外,拉力试验机中的传感器等测量设备需要定期校准,因为随着使用时间的增加以及使用次数的增多,传感器的精度可能会出现偏差。一般建议按照设备说明书规定的周期,使用标准砝码或其他标准计量器具对载荷传感器等进行校准,确保测量结果的准确性,使试验机始终能精准地测量材料的各项力学性能指标,保障试验顺利且可靠地开展。


(三)常见故障及解决方法


拉力试验机在使用过程中,可能会出现一些常见故障。


压力传感器故障是较为常见的一种情况,比如传感器可能出现数据不准确、波动大或者无反应等问题。若数据不准确且波动大,首先要检查试片夹持状态是否正确,确保在试验前负荷已清零,然后对传感器进行校正。若校准后仍无法解决问题,很可能是传感器内部元件损坏,这时就需要更换新的传感器。要是传感器无反应,要检查是否选错传感器、传感器校准值是否被改动,以及传感器是否连接良好,可尝试重新插拔数据线,并观察传感器相关部件(如弹弓曲线)是否老化或损坏,必要时进行更换。


传动装置失灵也是可能遇到的故障之一。例如机械部件的运动出现卡顿、不顺畅,或者有松动、损坏的情况,这会导致设备无法正常工作或者测试结果不准确。此时需要检查传动部件,如丝杠、导轨等,查看是否缺油润滑,若润滑不足,及时添加适量的润滑油或润滑脂;同时检查部件之间的连接是否松动,如有松动的螺丝等紧固件,要及时拧紧;若发现部件有损坏,则需更换相应的受损部件,保障传动装置能正常运转,使试验机可以顺利施加拉力并完成试验过程。


电机电路损坏同样不容忽视,像设备无法开机或开机后无显示,可能是电源插头和电源线连接不良,这时要检查电源线路是否连接正常,确保供电稳定;也有可能是急停开关处于按下状态,需将急停开关拧起;还可能是接入试验机的电源电压不正常或者机器插座上的保险烧断,针对电压问题要进行相应的调整,若是保险烧断,则取出备用保险丝安装即可。另外,如果出现电机运转异常,如转速不稳定等情况,要检查电机的控制系统以及相关电路是否出现故障,可咨询售后技术人员,让厂家专业