史春珍

摘要：本文介紹了在試驗(yàn)機(jī)的檢定過程中容易忽略的檢測條件和方法，特別是支持工具的結(jié)構(gòu)和格式、常用工具的格式，分析了改試驗(yàn)機(jī)的檢測中的準(zhǔn)確性。這些問題導(dǎo)致較大的測量誤差，并在此基礎(chǔ)上研究了一種新型的測量誤差。拉力試驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證裝置的開發(fā)并推廣使用，解決了傳統(tǒng)拉力試驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證精度低和操作不便的問題。

關(guān)鍵詞：拉力試驗(yàn)機(jī);技術(shù)的發(fā)展;驗(yàn)證;精度低

中圖分類號(hào)：TB931? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0109-02

0? 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的變化，各個(gè)輕工行業(yè)在不斷的發(fā)展，防火門抗壓強(qiáng)度測試工具也得到了廣泛的應(yīng)用。在大型鋼廠中，抗壓強(qiáng)度測試，性能測試以及紙板和紙箱中鋼的驗(yàn)證都需要測試機(jī)的高精度。當(dāng)今測試機(jī)的基本技術(shù)指標(biāo)是精度等級(jí)（最高0.5級(jí)），并且閉環(huán)反饋伺服控制和功能是根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)的。諸如固定框架和結(jié)構(gòu)框架之類的技術(shù)已經(jīng)成熟，并且影響準(zhǔn)確性水平的因素經(jīng)常出現(xiàn)在檢測方法和支持工具中。壓力或預(yù)緊力的三個(gè)主要問題，例如在測試過程中是否必須去除力，是否根據(jù)規(guī)定預(yù)先設(shè)置了測試過程，工具的設(shè)計(jì)和形狀是否合理，這就是在檢查過程中經(jīng)常被忽視，導(dǎo)致檢定或檢測產(chǎn)品的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

1? 概述

由于通用拉力試驗(yàn)機(jī)密位移傳感器，因此通過一系列單軸壓縮測試從通用拉力試驗(yàn)機(jī)獲得的載荷-位移關(guān)系曲線無法準(zhǔn)確反映實(shí)際關(guān)系，并且獲得的位移是由于試驗(yàn)機(jī)的剛度：因?yàn)槠浒囼?yàn)機(jī)本身的位移，所以不能真正地直接反映出樣品本身的位移。因此，混凝土的拉力試驗(yàn)機(jī)可能會(huì)受到一定程度的限制，從而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。使用位移傳感器時(shí)，通道數(shù)會(huì)相應(yīng)增加。然后，還必須對(duì)現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)采集軟件設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改和完善，試驗(yàn)機(jī)成本也會(huì)在一定程度上增加。將試驗(yàn)機(jī)的上、下壓板組合在一起，并通過位移計(jì)計(jì)算出試驗(yàn)機(jī)的位移，但是變形的試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)壓板無法完全結(jié)合，因?yàn)槠涫艿綑C(jī)械開關(guān)的保護(hù)。除了聯(lián)接更困難這一事實(shí)之外，確定位移計(jì)的組裝位置也是一個(gè)很大的難點(diǎn)。

2? 現(xiàn)有拉力試驗(yàn)機(jī)的驗(yàn)證問題

當(dāng)前，測試更大范圍的拉力測試機(jī)（例如拉環(huán)檢測連接）的一種方法是將連接拉環(huán)的頂部和底部同時(shí)連接到測試機(jī)的傳感器和卡盤，進(jìn)行測試。但是，該方法的缺點(diǎn)是，由于終止后的慣性，當(dāng)將測試力施加到驗(yàn)證點(diǎn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)過沖讀數(shù)，或者在過程中可能會(huì)返回讀數(shù)，從而導(dǎo)致較大的測量誤差。

3? 拉力試驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證裝置的研究

在本文中，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種具有高測量精度和方便測量的用于拉力試驗(yàn)機(jī)的驗(yàn)證裝置。

4? 什么是拉力試驗(yàn)機(jī)

4.1 拉力試驗(yàn)機(jī)的主要特點(diǎn)

進(jìn)口光電編碼器用于位移測量，控制器采用內(nèi)置單片機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的測控軟件，集成了測量、控制、計(jì)算和存儲(chǔ)功能于一體。具有自動(dòng)計(jì)算應(yīng)力、延伸率（需加配引伸計(jì)）、拉伸強(qiáng)度、彈性模量、自動(dòng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果：自動(dòng)記錄最大點(diǎn)、斷裂點(diǎn)、指定點(diǎn)力值或伸長率，并使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)過程及試驗(yàn)曲線的動(dòng)態(tài)顯示和試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理圖形處理模塊可用于放大曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和編輯，并打印報(bào)告，產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

4.2 拉力試驗(yàn)機(jī)

確定材料在拉伸載荷下的一組性能的測試，也稱為拉力測試。拉力試驗(yàn)機(jī)是一種工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備，它在工業(yè)生產(chǎn)、教育科研等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)機(jī)行業(yè)也隨之發(fā)生了巨大的變化，本文首先介紹了以往拉力試驗(yàn)機(jī)的檢定問題，這些問題會(huì)帶來較大的測量誤差，在此基礎(chǔ)上，作者研究了一種新型的拉力試驗(yàn)機(jī)的檢定裝置，它解決了傳統(tǒng)壓力試驗(yàn)機(jī)檢定精度低、操作不方便的問題，可以在計(jì)量領(lǐng)域推廣使用。

4.3 試驗(yàn)行程的問題

根據(jù)軟包裝薄膜的性能和要求，行程為600-1500mm。如果材料的伸長率超過1000，則可以選擇1000mm或1200mm行程。

4.4 拉力試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)方法

拉力試驗(yàn)機(jī)在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。樣品類型可以是材料的完整橫截面，也可以視為圓形或矩形標(biāo)準(zhǔn)樣品。通常，不需要處理特定的物理樣本（例如，鋼棒和鋼絲），也無需維護(hù)整個(gè)橫截面即可進(jìn)行測試。在樣品制備過程中，必須確保材料結(jié)構(gòu)不受冷或熱處理的影響，并且必須確保一定程度的柔韌性。

4.5 拉力測試儀在測試中

在計(jì)算中，總和通常是所選材料。通過在測試失敗后粘合樣品并測量伸長率和橫截面積的減小來計(jì)算。安裝時(shí)，將傳感器與連接拉環(huán)的下端連接，連接拉環(huán)的上端與拉力試驗(yàn)機(jī)上的傳感器連接，檢測時(shí)，首先由試驗(yàn)機(jī)施壓試驗(yàn)力，到了檢定的點(diǎn)時(shí)停機(jī)，控制連接套轉(zhuǎn)動(dòng)、連接桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，使得連接桿向下運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)連接拉環(huán)，這樣使得其測量精度高，測量方便。

4.6 試驗(yàn)程序及試驗(yàn)結(jié)果

在相應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)上測試了三種規(guī)格的Q235自壓縮混凝土立方鋼樣品后，通過位移控制載荷性能，以獲得自壓縮混凝土立方鋼樣品的載荷位移曲線。曲線的位移包括自壓縮混凝土立方鋼試樣的位移，即試驗(yàn)機(jī)本身的位移。

將普通Q235鋼單軸壓縮應(yīng)變曲線的上升曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)齊，并在試驗(yàn)機(jī)上施加相同水平的載荷。同時(shí)，自壓縮混凝土立方鋼樣品的載荷曲線是正常的。將Q235鋼的單軸壓縮應(yīng)變曲線（即標(biāo)準(zhǔn)曲線）與曲線的上升曲線進(jìn)行比較，試驗(yàn)的位移為標(biāo)準(zhǔn)曲線的位移減去總位移。

在相應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)了三種規(guī)格的Q235自壓縮混凝土立方鋼樣品后，通過位移控制載荷性能，以獲得自壓縮混凝土立方鋼樣品的載荷位移曲線。通過減去試驗(yàn)機(jī)本身的位移，可以得到自壓縮混凝土立方鋼樣品的實(shí)際載荷位移曲線。

5? 拉力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

拉力試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、PLC伺服系統(tǒng)、拉伸機(jī)構(gòu)和稱重傳感器等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

6? 檢測方法的影響

6.1 試驗(yàn)過程中的力是否需要清零

當(dāng)計(jì)量檢驗(yàn)部門的操作員或員工使用拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行常規(guī)拉力試驗(yàn)或計(jì)量檢定時(shí)，將使用上、下卡盤類型，上、下卡盤工具的基本操作如下：夾持產(chǎn)品樣品或標(biāo)準(zhǔn)測功機(jī)時(shí)，此過程會(huì)產(chǎn)生附加力。根據(jù)產(chǎn)品的不同，標(biāo)準(zhǔn)測功機(jī)的結(jié)構(gòu)和夾持方法也不同，并且此力不匹配。許多操作員和計(jì)量檢查員都擔(dān)心夾緊過程中產(chǎn)生的附加力的差異。不確定是否需要清理。有些人認(rèn)為應(yīng)該刪除，如果不消除，則所產(chǎn)生的力（無論擦除還是不擦除）都不會(huì)影響最終的測量結(jié)果。

在測試或驗(yàn)證之前重置拉伸測試儀將對(duì)最終測試結(jié)果產(chǎn)生重大影響。這意味著某些系統(tǒng)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致傳感數(shù)據(jù)變得非線性，并且檢測或驗(yàn)證結(jié)果很容易超出可接受范圍。為了解決客戶培訓(xùn)問題，許多試驗(yàn)機(jī)制造商要求客戶手動(dòng)清除所有數(shù)據(jù)，凍結(jié)產(chǎn)品，然后開始測試。實(shí)際上，這是錯(cuò)誤的。正確的方法是先固定樣品的一端，然后固定傳感器的另一端。兩端固定后，不會(huì)清除零，并且直接開始測試。

產(chǎn)品和力傳感器都不會(huì)受到外力，因此不會(huì)對(duì)產(chǎn)品施加壓力。力傳感器顯示表顯示為零。當(dāng)一端被夾持時(shí)，應(yīng)力將施加到兩個(gè)夾具之間的全部或部分力傳感器，或者夾具在部件或力傳感器上產(chǎn)生了軸向初始力。由于夾持過程的緣故，無法再移除拉力試驗(yàn)機(jī)，并且如果移除操作與移除此初始力相同，則會(huì)影響整體實(shí)驗(yàn)結(jié)果或驗(yàn)證結(jié)果。

6.2 測試過程是否應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行三次的預(yù)壓縮或預(yù)繪制

計(jì)量檢驗(yàn)部門的許多員工認(rèn)為，拉力試驗(yàn)機(jī)在使用過程中需要預(yù)熱，并且在試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)過程中無需執(zhí)行預(yù)壓縮或預(yù)拔操作。實(shí)際上，這是錯(cuò)誤的。具體原因如下：

①不符合拉力試驗(yàn)機(jī)的要求。根據(jù)規(guī)定，在檢查之前需要進(jìn)行三個(gè)預(yù)壓縮或預(yù)張緊。②通過驗(yàn)證原點(diǎn)返回誤差，可以在三個(gè)預(yù)載周期之前和之后確認(rèn)零點(diǎn)的變化，該變化對(duì)小距離力傳感器有很大的影響，要進(jìn)行三次預(yù)壓縮或預(yù)拉伸，必須檢查拉力試驗(yàn)機(jī)。

7? 拉力試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和形狀

7.1 強(qiáng)大的工具

工具的頂部和試驗(yàn)機(jī)的力傳感器通過螺紋連接，該工具由扁平的圓柱形鋼螺紋連接組成。在驗(yàn)證過程中，試驗(yàn)機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)測功機(jī)通過工具連接。由于梁的移動(dòng)速度小于2mm/min，因此在驗(yàn)證過程中可以忽略工具的變形，并且會(huì)出現(xiàn)力傳感器的變形。標(biāo)準(zhǔn)測功機(jī)趨于一致以實(shí)現(xiàn)力負(fù)載。

7..2 彈簧連接工具

工具的頂部和測試機(jī)的力傳感器螺紋連接在一起。模具由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)板（兩個(gè)板之間的標(biāo)準(zhǔn)鋼球）通過彈簧組成。在驗(yàn)證過程中，光束緩慢向下移動(dòng)，下板不隨被測物體移動(dòng)，而上板則緩慢地按壓鋼球。當(dāng)鋼球接觸頂板時(shí)，工具會(huì)形成緊密連接，因此保持力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)的力負(fù)載量相同。

8? 試驗(yàn)機(jī)夾具的性能

8.1 夾具的強(qiáng)度要求

用夾具將產(chǎn)品固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，以在樣品上施加力。夾具可承受的測試力是確定夾具結(jié)構(gòu)尺寸和夾具工作強(qiáng)度的夾具標(biāo)準(zhǔn)。樣品材料分為金屬和非金屬，形狀分為大小，材料的成分不同，承受的試驗(yàn)力也不同，因此需要使用不同的試驗(yàn)力和不同大小的樣品形狀選擇設(shè)計(jì)夾具。

8.2 夾具材料要求

①對(duì)于一般的金屬和非金屬樣品，夾具的鉗口直接與樣品接觸。通常會(huì)選擇高質(zhì)量的合金結(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(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚧慊鸷突鼗?、滲碳和淬火等提高了強(qiáng)度和耐磨性。有時(shí)將特殊鋼安裝在鉗口中，或者將金剛砂撒在鉗口上。

②對(duì)于某些試驗(yàn)力較小的固定裝置，與樣品接觸的表面由粘性軟橡膠制成。 （例如：塑料薄膜、纖維紗等的夾持面）

9? 拉力試驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證裝置的工作原理

使用上述技術(shù)方案進(jìn)行安裝時(shí)，傳感器連接到連接拉環(huán)的底部，連接拉環(huán)的頂部連接到拉力試驗(yàn)機(jī)的傳感器。在測試過程中，測試人員首先測試力，并在到達(dá)驗(yàn)證點(diǎn)時(shí)停止。控制套筒旋轉(zhuǎn)且連桿不旋轉(zhuǎn)，向下拉動(dòng)連接拉環(huán)，測量精度較高并且方便。

10? 總結(jié)

由于拉力試驗(yàn)機(jī)的操作環(huán)境比較差，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和故障。發(fā)現(xiàn)誤差一定要及時(shí)告知使用單位，要及時(shí)修理，使試驗(yàn)機(jī)達(dá)到合格狀態(tài)。有效增強(qiáng)計(jì)量檢定和檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，避免檢測數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤給計(jì)量檢定工作帶來不必要的損失。如果在驗(yàn)證過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并且在使用過程中要發(fā)生錯(cuò)誤，則必須逐步找出原因并及時(shí)消除錯(cuò)誤。

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