拉伸强度试验机

　　一、试验机必须具备三个要素:
　　有加力装置：有夹具；有力值显示装置和记录。可见夹具在试验机中的重要性，我们通过夹具夹持试样（或产品），通过加力装置，力值显示装置和记录来判断材料（或成品）是否合格和达到预定的性能指标，没有可靠的夹具，这些就无法判断。夹具是试验机中根据材料试样变化而一个经常变化的部分，不同的材料需要不同的夹具，它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，合理正确的使用夹具有利于试验顺利的进行，随着科学技术的发展，各行各业对材料的要求越来越高，致使新材料不断的出现,对夹具的设计提出了更高的要求。
　　二、夹具根据试验方法不同，大致可分为: 拉伸类夹具、压缩类夹具、弯曲类夹具、剥离类夹具、剪切类夹具等，其中拉伸类夹具约占夹具总量的80%左右。
　　三、夹具的基本性能
　　1.夹具对强度要求：
　　通过夹具夹持试样（或产品）对试样进行加力，夹具所能承受的试验力的大小是夹具的一个很重要的指标，它决定了夹具结构的大小及夹具操作的劳动强度的大小，试样材质有金属和非金属之分，形状有大小之分,材料的成分组成各种各样，试样所能承受的试验力小到几十厘牛（如纺织用氨纶丝），大到几十吨如普通钢材等国内的电子式试验机试验力为600KN,0.5级机，试样尺寸小到直径φ0.006mm的金丝，大到直径1m的PVC管材等，这就要求根据不同的试验力、试样的形状大小选择设计不同的夹具.
　　2. 对夹具材料的要求。
　　①. 对一般的金属及非金属试样, 夹具的钳口直接与试样接触，一般都选用优质合金结构钢，合金高碳钢或低碳合金钢、冷作模具钢等，通过适当的热处理工艺淬回火、渗碳淬火等增加其强度、耐磨性. 有时也在钳口处镶装特种钢材,或在钳口表面喷涂金钢砂等.
　　②. 对一些小试验力的夹具，与试样接触的表面采用粘软质胶皮等。（例如：塑料薄膜、纤维丝等试样的夹具夹持面,）
　　③. 夹具体一般采用优质中碳钢、合金结构钢，通过适当的热处理工艺增加其力学性能。有时为了减轻重量也采用铝合金等有色金属及特种金属。有时也采用铸造结构铸钢,铸铝等
　　3. 对夹具结构的要求。夹具的设计主要依据材料的试验标准及试样（特指成品及半成品）的型状及材质。以上所说的试验标准是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS…等，还有企业标准、行业标准等，这些标准中一般都对试样制样及试验方法都有严格的规定，我们可以根据试样及试验方法的不同设计不同的夹具。
　　对于特殊试样（成品及半成品的）使用的夹具，主要根据试样的型状及材质设计夹具。
　　四、夹具的结构
　　夹具本身没有固定的结构（如金属丝可采用缠绕方式夹紧,也可采用两个平板夹紧，金属薄板试样可采用楔形夹紧方式，也可采用对夹夹紧方式），这和主机有明显的区别，主机国内、国外的大同小异，而夹具国外的、国内的区别很大，不同公司间也有大的区别。这主要取决于公司的整体水平，设计人员的经验的积累。国外的夹具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夹具一般做工细致,可靠性较高，但价格较高，处在高端市场，而国内的，如SANS的夹具，由于涉足行业广，在国内的市场分额大，在一定程度上可以取代国外的夹具,处在中高端市场,但在一些新材料,特种材料用夹具上国内与国外水平还有一定差距。
　　夹具本身就是一个锁紧机构，我们知道机械上的锁紧结构有：缧纹（即螺纹，螺钉，螺母）、斜面、偏心轮、杠杆等，夹具就是这些结构的组合体。试验机用夹具在结构上没有固定的模式, 根据不同的试样及试验力大小,在结构上差别很大.大试验力的试样一般采用斜面夹紧结构,随试验力的增加,夹紧力随之增加，台肩试样采用悬挂结构等，如果夹具按结构划分，可分为楔形类夹具（指采用斜面锁紧原理结构的夹具）、对夹类夹具（指采用单面或双面螺纹顶紧原理结构的夹具）、缠绕类夹具（指试样通过缠绕方式锁紧的夹具）、偏心类夹具指采用（偏心锁紧原理结构的夹具）、杠杆类夹具（指采用杠杆力放大原理结构的夹具）、台肩类夹具（指适用于台肩试样的夹具）、螺栓类夹具（指适用于螺栓、螺钉、螺柱等测试螺纹强度的夹具）、90°剥离类夹具（指适用于两试样进行垂具，直剥离的夹具）等。这些夹具的结构各有各的优缺点，例如：楔形夹具，初始夹紧力小，随试验力增加。夹紧力随之增加。对夹夹具，初始夹紧力大，随试验力增加。夹紧力随之减小
　　五、夹具适用性的判断标准
　　对夹具适用性的判定很难界定，由于夹具结构的特殊性,对一种夹具,有时我们很难确定它到底更适合那种试样，但不能说没有办法，有以下几点供参考：
　　夹具是否使用方便、安全。
　　夹持是否可靠，不能有打滑现象。
　　做试验过程中，试样断点好。数据离散性小。（即试样不断钳口、钳口内、平行段或标距外）
　　六、夹具现状及发展趋势
　　试验机的发展方向是由制样检测向制品（即成品、半成品）检测方向发展，这就要求与之相适应的夹具由原用于标准试样试验的夹具向用于成品检测的夹具发展。
　　夹具的使用向高效率，低劳动强度的方向发展，过去的夹具一般采用机械锁紧，费时费力, 劳动强度大，效率低，随着工作环境的改善，及大批量试验生产流水线随机抽检的需要，夹具的夹紧方式由原来的机械夹紧向气压夹紧，液压夹紧等方向发展。
　　全自动夹具
　　从试样尺寸测量到装夹，再到开始试验，出测试报告一次完成。此类夹具成本很高，仅适用于大批量的相同试样或成品的测试和检验。
　　环境试验（高低温试验）的增多, 使用于高低温的夹具增多，环境试验（高低温箱）的增多，给夹具的设计增加了难度，我们知道高温拉伸试验国家标准都有规定，圆试样用螺纹，板试样上有孔。由于连接方式固定,所以夹具的设计较为简单,但高低温试验却不同，它一般是在高低温箱中做试验,它的试样一般标距短（一般为常温试样）。这样一来夹具就必须装在高低温箱内，高低温试验一般由于试验机行程受限制（试验机在装标准夹具时行程）这就要求夹具体积小，又要满足试验力，又要耐高温、低温,一般
　　比较难设计。
　　连续试验夹具增多
　　由于过去一般是制样检测，试样的拉伸、压缩是分开进行的（即拉伸、压缩是用不同的夹具进行的），而现在成品检测越来越多，试样在同一次试验中又要受拉伸，又要受压缩，又要有高的效率，只能用同一种夹具即做拉伸又做压缩。
　　特殊行业用试验夹具增多
　　随着科学技术的发展，一些新兴的行业对试验用夹具提出了新的要求，例如要求夹具结构小、无磁性，耐腐蚀（在溶液中做试验）等等。
　　七、夹具设计中存在的难点
　　钢丝、钢绞线由于试样硬度高，内部结构相对松散，在拉伸试验过程中受力不均匀，夹持试样的钳口易磨损等原因，夹具一直未得到好的解决。
　　大试验力、大直径的尼龙绳，由于变形过大，夹持困难，夹具的设计也是一个难点。
　　由于试验机夹具使用的特殊性,以及新材料的不断出现,夹具的设计一直处在被动的局面,我们每天都会碰到新材料，需要设计新的夹具，总结过去成功的经验。

　　一、首先是主机部分
　　在主机部分由于安装不水平时，将会使工作活塞和工作油缸壁产生摩擦力，从而产生误差。一般表现为正差，并且随着载荷的增加，产生的误差逐渐较小
　　二、测力计部分
　　当测力计部分安装不水平时，将会使摆轴轴承之间产生摩擦力，一般变现为负差。
　　以上两种误差对小负荷测量的影响比较大，对大负荷测量的影响比较小。
　　解决办法：
　　1、首先检查试验机安装是否水平，对主机用框式水平尺在工作油缸（或立柱）外圈相互垂直的两个方向找平。
　　2、对测力计在摆杆正面调整测力计前后水平，将摆杆边缘与内侧刻线对齐固定，用水平尺靠在摆杆侧面调整机体左右水平。

　　如今越来越多的塑料加工企业都在购买所谓的试验机“”试验机，利用它来进行拉伸、弯曲、压缩和剪切试验，以对材料进行性能评价、应用开发研究以及质量控制。发达的电子学改进了这些设备的性能，使之更加易于操作，价格也越来越低。
　　试验机通过不同速度级别的调节，对塑料材料样条进行拉伸、弯曲、压缩或牵引，这是塑料混配实验室中最普通的设备。在混配料的制备过程中，利用测试材料能够判断材料是否适用于某些特定的加工应用或终端应用。还可以用于产品的质量控制，以确保产品质量各个批次之间的一致性。
　　试验机包括一个或多个垂直承载的立柱，立柱上安装一个固定的水平基座，顶部还有一个可移动的水平十字头（十字横梁）。现在的试验机，立柱上通常还有滚珠丝杠用以固定可移动的十字头。试验机的大小用框架的承载水平和测量载荷/拉力的测力计来共同表征。测力计附在依靠电动马达或液压装置驱动的可移动的十字头上。带夹具的系列测力计测量力的大小，可以通过数字显示器或PC机显示结果。很多试验机具有可互换的测力计，因此可以与所测试的不同材料匹配。静态试验利用标准的拉伸强度试验机来进行，通常加载速度范围为0.001~20in./min（1in.=2.54cm）。动态试验或循环试验如裂纹增长和疲劳试验通常利用液压伺服系统试验机来进行，时间较长，载荷较低。目前，利用试验机所测试的最常见的项目是拉伸强度和拉伸模量、弯曲强度和模量。按照ASTMD638和ISO527进行拉伸试验时，样条的两端都有夹具夹紧，一个夹具是静止的，另一个固定在十字头上，背离固定夹具移动，牵引样条直至样条出现断裂，断裂时十字头会自动停止。弯曲试验时（ASTMD790、D6272以及ISO178），样条被放在试验机固定机床的两个支座上。这个试验中，十字头移动的方向与拉伸试验中移动方向相反，向一个没有支撑的中心推动而不是牵引样条，直至样条弯曲甚至断裂。因为多数热塑性塑料材料不会在这个试验中断裂，所以不可能计算断裂弯曲强度。因而，标准的试验方法要求计算应变为5%时的弯曲应力。常用的拉伸强度试验机的容量为100～135000lb。尺寸越大，成本越高。一般来说，立式设备的体积更小也更易于操作，并且还能借助于样品自身的重力，使棘手的样品如薄膜也能同较重的注塑部件一样易于操控。单立柱试验机的力程较低，价格也较低，结构容量一般为1000lb。门式的试验机的结构容量可达1000~135000lb。测力计也以某一的适用于试验机结构和样品的力值为分类依据。例如，一个100lb的测力计安装在1000lb的模框里，可以提供100lb的试验载荷。测力计的容量不应超过样品预测断裂载荷太多，否则会影响试验结果的精确性。
　　与静态测试所用的拉伸强度试验机不同，液压伺服试验机可以进动态测试以及疲劳试验。这样必须反复施加应力，进行加载-释放的循环。例如，疲劳裂纹增长试验，用户期望了解待测材料经过多少次循环会断裂。动态测试试验机所需的应力比拉伸强度试验机静态试验中所需的应力要小。液压伺服系统试验机的框架容量从100lb到数吨不等，价格通常为电子力学试验机的2~3倍。基本用于金属材料的疲劳试验，但是在汽车塑料、航天塑料、生物医药塑料以及电子元件用塑料等方面的应用也越来越广泛，因为这些领域里需要耐疲劳性好的结构部件。

　　1、任何产品因运送、使用、保存、会产生碰撞振动而使产品于某一段时间产生不良。
　　2、很多产品使用中，因习惯，很多产品皆于此时不良甚至刚超保修期或因价值不高或因服务有点难找，产品对品牌的不良批评，有多少厂商知道呢？
　　3、真正能于设计生产质量即可帮助产品预期看不到的缺点显示再加以改进。比如：
　　1）设计是，可分析破环点、易不良点
　　2）质量时，可分析每一批闪所产生的不同易不良点
　　3）生产时，可完全一边振动一边测量，更使产品不良率早发现
　　4）耐久测量，让产品耐久使用、使不耐久的组件提早改进，公司品牌口碑即会更好。
　　现今世界经济潮流，已从过去地域性的经济模式而走向全球性的经济贸易。无论是地域性市场或进军全球市场，高质量的表现是不容讳言的。而振动测试更协助您产品跃入高质量行列中不可缺乏的利器。产品达到用户手中，在此过程中将有不同状态之振动产生，造成产品不同程度的损坏。而对于产品有任何损坏都不是厂商及客户所愿意见到的，然而运送过程所发生的振动却是难以避免，若一味的提高包装成本，必将带来严重而不必要的浪费，反之脆弱的包装却造成产品的高成本，并丧失了产品形象及市场，这些都不是我们所愿见到的。
　　振动测试约在四、五十年前开始萌芽，理论建立时，并无助于人们想念它的重要性，直到二次大战时，许多的飞行器、舰艇、车辆及器材在使用后，意外的发现机件失灵的比例相当高，经研究的结果发现，大都由于其结构无法随其本身所产生的长时间共振，或搭载物品承受运送共振所引用起之，组件松脱、崩裂、而致机件失灵其甚而造成巨大损失。当这项结果公布后，振动测试才受到各界重视，纷纷投入大笔经费、人力去研究。尔后，振动量测分析以及模拟分析的近代理论建立后，对振动测试的方法及逻辑进行不断改进。尤其现今货物的流通频繁，使振动的测试更显为重要。然后振动测试的目的，是在于实验中作一连串可控制的振动模拟，测试产品在寿命周期中，是否能承受运送或振动环境因素的考验，也能确定产品设计及功能的要求标准。据统计的数据显示提升3%的设计水平，将增加20%的回收及减少18%的各项不必要支出。振动模拟依据不同的目的也有不同的方法如共振搜录、共振驻留、循环扫描、随机振动及应力筛检等，而振动的效应计有：
　　一、结构的强度
　　二、结合物的松脱
　　三保护材料的磨损。
　　四、零组件的破损。
　　五、电子组件之接触不良。
　　六、电路短路及断续不稳。
　　七、各件之标准值偏移。
　　八、提早将不良件筛检出。
　　九、找寻零件、结构、包装与运送过程间之共振关系，改良其共振因素。而振动测试的程序，须评估订定试验规格，夹具设计之真实性，测试过程中之功能检查及试件之评估、检讨和建议。
　　振动测试的要求在于确认产品的可靠度以及提前将不良品在出厂前筛检出，并评估其不良品的失效分析以期成为一个高水平、高信赖度的产品。

　　一、从结构特点上来说：
　　液压试验机，顾名思义，采用高压液压源为动力源。采用手动阀、伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制。普通液压试验机只能进行人工手动实现加载，属于开环控制系统，受价格因素的影响，测力传感器一般采用液压压力传感器。而电液伺服类材料试验机则是采用伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制，国内有些厂家亦已经采用高精度负荷传感器来进行测力。
　　二、从使用性能上来说：
　　拉伸强度试验机，不用油源。所以更清洁，使用维护更方便，它的试验速度范围可进行调整，试验速度可达0.001mm/min-1000mm/min，速比可达100万倍之多，试验行程可按需要而定，更灵活。测力精度高，有些甚至能达到0.2%.体积小，重量轻，空间大，方便加配相应装置来做各项材料力学试验。真正做到了一机多用。目前国内的主流试验机厂家生产的拉伸强度试验机，均可以做到载荷控制，应变控制，位移控制所谓的三闭环控制。
　　液压试验机，受油源流量的限制，他的试验速度较低。手动液压试验机，操作较为简易，价格便宜，但控制精度较低。电液伺服试验机，则性能与拉伸强度试验机相比，除速度低外，控制精度不会差，采用负荷传感器的微机控制电液伺服试验机，力值精度也可以达到0.5%左右。且在做大吨位的材料力学试验时，更更可靠，更稳定，性价比更高。
　　三、从应用范围上来说：
　　拉伸强度试验机，广泛应用于各种金属、非金属、复合材料、医药、食品、木材、铜材、铝材、塑料型材、电线电缆、纸张、薄膜、橡胶、纺织、航空航天等行业进行拉伸性能指标的测试，同时可根据用户提供的国内、国际标准定做各种试验数据处理软件和试验辅具。数字显示拉伸强度试验机适合于只求力值抗拉强度抗压强度等相关数据的用户。如需求取较为复杂参数，微机控制拉伸强度试验机是您更好的选择。从性价比来说，30T以下的拉伸强度试验机更有优势。
　　液压试验机主要用于金属，非金属材料和零件、部件、构件的拉伸，压缩，弯曲等力学性能试验。液压试验机是工、矿企业、建筑建材、质检中心、水利水电、桥梁工程、科研院所、大专院校力学试验室的理想的试验设备。手动控制的液压试验机，价格便宜，适合工矿企业的成品检验、单一材料指标测试。而电液伺服材料试验机，则适合要求较高的钢铁，建材检测类的试验室。30T以上的电液伺服材料试验机相比拉伸强度试验机，更有价格优势。

　　计算机系统通过控制器，经调速系统控制伺服电机转动，经减速系统减速后通过精密丝杠副带动移动横梁上升、下降，完成试样的拉伸、压缩、弯曲、剪切等多种力学性能试验，无污染、噪音低，效率高，具有非常宽的调速范围和横梁移动距离，另外配置种类繁多的试验附具，在金属、非金属、复合材料及制品的力学性能试验方面，具有非常广阔的应用前景。