電子式試驗機夾具的介紹

電子式試驗機夾具的介紹
  

電子式試驗機夾具的介紹
 

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；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，處在高
 

端市場(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(hù)試樣選夾具。（例如：客戶(hù)提供試樣的形狀，zui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，zui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。