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微機控制電子材料試驗機夾具的介紹
發(fā)布時(shí)間:2013/1/21      點(diǎn)擊次數:1523

       電子式試驗機是用來(lái)對金屬材料和非金屬材料進(jìn)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。

       電子式材料試驗機的使用范圍:科研院所、商檢仲裁機構、大專(zhuān)院校以及橡膠、輪胎、塑料、金屬、電線(xiàn)電纜、制鞋、皮革、紡織、包裝、
建材、石化、航空…..等行業(yè),為材料開(kāi)發(fā)、物性試驗、教學(xué)研究、品質(zhì)管制、進(jìn)料檢驗、生產(chǎn)線(xiàn)的隨機檢驗等*的檢測設備。
我們知道試驗機必須具備三個(gè)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(jiàn)夾具在試驗機中的重要性,我們通過(guò)夾具夾持試樣(或產(chǎn)品),通過(guò)加力裝置,力值顯示裝置和記錄來(lái)判斷材料(或成品)是否合格
和達到預定的性能指標,沒(méi)有可用的夾具,這些就無(wú)法判斷。夾具是試驗機中根據材料試樣變化而經(jīng)常變化的一個(gè)部分,不同的材料需要不同的夾具,它是試驗能否順利進(jìn)行及試驗結果準確度高低的一個(gè)重要因素。合理正確的使用夾具有利于試驗順利的進(jìn)行。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各行各業(yè)對材料的要求越來(lái)越高,致使新材料不斷的出現‚對夾具的設計提出了更高的要求。
 
      夾具根據試驗方法不同,大致可分為:拉伸類(lèi)夾具、壓縮類(lèi)夾具、彎曲類(lèi)夾具、剝離類(lèi)夾具、剪切類(lèi)夾具等,其中拉伸類(lèi)夾具約占夾具
總量的80%左右。
 
     1、 夾具的特點(diǎn)
 
     a.我們知道通過(guò)夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)對試樣進(jìn)行加力,夾具所能承受的試驗力的大小是夾具的一個(gè)很重要的指標。它決定了夾具結
構的大小及夾具操作的勞動(dòng)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(如紡織用氨綸絲),大到幾十噸(如普通鋼材等;國內大的電子式試驗機試驗力為600kn‚0.5級機),試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲,大到直徑1m的pvc管材等。這就要求根據不同的試驗力、試樣的形狀大小選擇設計不同的夾具。
 
     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,一般都選用合金結構鋼,合金高碳鋼(或低碳合金鋼)、冷作模具鋼等,通過(guò)適當的熱處理工藝(淬回火、滲碳淬火等)增加其強度、耐磨性. 有時(shí)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夾具體一般采用中碳鋼、合金結構鋼,通過(guò)適當的熱處理工藝增加其力學(xué)性能。有時(shí)為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時(shí)也采用鑄造結構(鑄鋼‚鑄鋁等)
 
       c.對夾具結構的要求:
 
       ①.夾具的設計主要依據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(shuō)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定,我們可以根據試樣及試驗方法的不同設計不同的夾具。對于特殊試樣(成品及半成品的)使用的夾具,主要根據試樣的型狀及材質(zhì)設計夾具。
 
       ②.夾具本身沒(méi)有固定的結構(如金屬絲可采用纏繞方式夾緊‚也可采用兩個(gè)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別。主機國內、國外的大同小異,而夾具國外的、國內的區別很大,不同公司間也有大的區別。這主要取決于公司的整體水平,設計人員的經(jīng)驗的積累。國外的夾具,如instron、mts、zwick等公司的夾具一般做工細致,可用性較高,但價(jià)格較高,處在市場(chǎng);而我們的夾具,由于涉足行業(yè)廣,在國內的*大,在一定程度上可以取代部分國外的夾具,處在中市場(chǎng)。但在一些新材料、特種材料用夾具上,國內與國外水平還有一定差距。
 
      ③.夾具本身就是一個(gè)鎖緊機構,我們知道機械上的鎖緊結構有:縲紋(即螺紋,螺釘,螺母)、斜面、偏心輪、杠桿等,夾具就是這些結構的組合體。試驗機用夾具在結構上沒(méi)有固定的模式‚根據不同的試樣及試驗力大小‚在結構上差別很大.(大試驗力的試樣一般采用斜面夾緊結構‚隨試驗力的增加‚夾緊力隨之增加,臺肩試樣采用懸掛結構等),如果夾具按結構劃分,可分為楔形類(lèi)夾具(指采用斜面鎖緊原理結構的夾具)、對夾類(lèi)夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結構的夾具)、纏繞類(lèi)夾具(指試樣通過(guò)纏繞方式鎖緊的夾具)、偏心類(lèi)夾具指采用(偏心鎖緊原理結構的夾具)、杠桿類(lèi)夾具(指采用杠桿力放大原理結構的夾具)、臺肩類(lèi)夾具(指適用于臺肩試樣的夾具)、螺栓類(lèi)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(lèi)夾具(指適用于兩試樣進(jìn)行垂具,直剝離的夾具)等。這些夾具的結構各有各的優(yōu)缺點(diǎn),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,由于夾具結構的特殊性‚對一種夾具‚有時(shí)我們很難確定它到底更適合那種試樣,但不能說(shuō)沒(méi)有辦法,
有以下幾點(diǎn)供參考:
 
      a.夾具是否使用方便、安全。
 
      b.夾持是否可用,不能有打滑現象。
 
      c.做試驗過(guò)程中,試樣斷點(diǎn)好。數據離散性小。(即試樣不斷鉗口、鉗口內、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.根據主機大試驗力選擇主要夾具。夾具所能承受的大力必須大于等于主機的大試驗力。
 
      b.根據非標配置、或擴展配置選一些次要夾具。(例如:擴展配置傳感器為10kn,所選次要夾具所能承受的大試驗力也要為10kn。)
 
     c.根據客戶(hù)試樣選夾具。(例如:客戶(hù)提供試樣的形狀,大試驗力等。)
 
     d.建議客戶(hù)用什么樣的夾具。(例如:直徑小于1mm的繩類(lèi)試樣,包括鋼絲、鐵絲、細線(xiàn)等。你應該明確告訴客戶(hù)這種試樣只能采用纏繞式夾持方法,但試樣延伸率誤差大)。
 
     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據的準確性??偟脑瓌t是:使試樣(或成品、半成品)的受力作用線(xiàn)盡量與
傳感器的力作用線(xiàn)重合。
 
    a.對矩形試樣、脆性試樣來(lái)說(shuō),裝夾更為重要。對楔形夾具來(lái)說(shuō),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(guò)程中試樣兩側受力不均勻,有可能撕裂試樣或斷點(diǎn)差。在裝夾時(shí)盡可能的將試樣前后裝平行,平行后再做拉伸。b.在鋼絲類(lèi)纏繞夾具中,不能出現線(xiàn)壓線(xiàn)的情況,這樣會(huì )造成局部的應力集中,往往會(huì )從壓線(xiàn)處斷,造成斷點(diǎn)差。
 
    c.對于搭接試樣,應使搭接面通過(guò)傳感器的力作用中心,這里就不一一舉例說(shuō)明了。
 
    5.夾具現狀及發(fā)展趨勢
 
    a.試驗機的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品(即成品、半成品)檢測方向發(fā)展‚這就要求與之相適應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.夾具的使用向率,低勞動(dòng)強度的方向發(fā)展。過(guò)去的夾具一般采用機械鎖緊,費時(shí)費力,勞動(dòng)強度大,效率低。隨著(zhù)工作環(huán)境的改善,及大批量試驗(生產(chǎn)流水線(xiàn)隨機抽檢的)需要,夾具的夾緊方式由原來(lái)的機械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發(fā)展。
 
    c.全自動(dòng)夾具:從試樣尺寸測量到裝夾,再到開(kāi)始試驗,后出測試報告一次完成。此類(lèi)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(高低溫試驗)的增多,使用于高低溫的夾具增多。環(huán)境試驗(高低溫箱)的增多,給夾具的設計增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗國家標準都有規定:圓試樣用螺紋,板試樣上有孔。由于連接方式固定,所以?shī)A具的設計較為簡(jiǎn)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(lái)夾具就必須裝在高低溫箱內,高低溫試驗一般由于試驗機行程受限制(試驗機在裝標準夾具時(shí)行程),這就要求夾具體積小,又要滿(mǎn)足試驗力,又要耐高溫、低溫‚一般比較難設計。
 
    e.連續試驗夾具增多。由于過(guò)去一般是制樣檢測,試樣的拉伸、壓縮是分開(kāi)進(jìn)行的(即拉伸、壓縮是用不同的夾具進(jìn)行的),而現在成品檢測越來(lái)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(zhù)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,例如要求夾具結構小、無(wú)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,夾具的設計一直處在被動(dòng)的局面。我們每天都會(huì )碰到新材料,需要設計新的夾
具。我們只有總結過(guò)去的成功經(jīng)驗,來(lái)順應新的發(fā)展趨勢。
 
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