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電子式試驗機夾具的介紹

更新日期:2008-11-17  |  點擊率:8414

 

電子式試驗機夾具的介紹
電子式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、剝離等力學性能試驗用的機械加力的試驗機。
   
電子試驗機的使用范圍:科研院所、商檢仲裁機構、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、教學研究、品質管制、進料檢驗、生產線的隨機檢驗等*的檢測設備。
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材料試樣變化而經常變化的一個部分,不同的材料需要不同
的夾具,它是試驗能否順利進行及試驗結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。隨著科學技術的發(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
構的大小及夾具操作的勞動強度的大小,試樣材質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;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φ
0.006mm的金絲,大到直徑1mPVC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:
.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
適當?shù)臒崽幚砉に?/span>(淬回火、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.
.對一些小試驗力的夾具,與試樣接觸的表面采用粘軟質膠皮等。(例如:塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面。)
夾具體一般采用中碳鋼、合金結構鋼,通過適當?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W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
。有時也采用鑄造結構(鑄鋼,鑄鋁等)
       c
.對夾具結構的要求:
.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。以上所說的試驗標準是指ISO、ASTM、DIN、GBBS、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設計夾具。
.夾具本身沒有固定的結構(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、國外的大同小異,而夾具國外的、國內的區(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,設計人員的經驗的積累。國外的夾具,如INSTRONMTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細致,可用性較高,但價格較高,處在高
端市場;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。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。
.夾具本身就是一個鎖緊機構,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,可分為楔形類夾具(指采用斜面鎖緊原理結構的夾具)
、對夾類夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結構的夾具)、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
緊原理結構的夾具)、杠桿類夾具(指采用杠桿力放大原理結構的夾具)、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。這些夾具的結構各有各的優(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,由于夾具結構的特殊性,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zui大試驗力選擇主要夾具。夾具所能承受的zui大力必須大于等于主機的zui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zui大試驗力也要為10kN。)
c
.根據客戶試樣選夾具。(例如:客戶提供試樣的形狀,zui大試驗力等。)
d
.建議客戶用什么樣的夾具。(例如:直徑小于1mm的繩類試樣,包括鋼絲、鐵絲、細線等。你應該明確告訴客戶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(shù)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力集中,往往會從壓線處斷,造成斷點差。
c.
對于搭接試樣,應使搭接面通過傳感器的力作用中心,這里就不一一舉例說明了。
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(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,zui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(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(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,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行程),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(即拉伸、壓縮是用不同的夾具進行的),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。隨著科學技術的發(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),夾具的設計一直處在被動的局面。我們每天都會碰到新材料,需要設計新的夾

具。我們只有總結過去的成功經驗,來順應新的發(fā)展趨勢。

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