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微機(jī)控制電子材料試驗(yàn)機(jī)夾具的介紹
發(fā)布時間:2013/1/21      點(diǎn)擊次數(shù):1651

       電子式試驗(yàn)機(jī)是用來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(yàn)用的機(jī)械加力的試驗(yàn)機(jī)。

       電子式材料試驗(yàn)機(jī)的使用范圍:科研院所、商檢仲裁機(jī)構(gòu)、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(yàn)、教學(xué)研究、品質(zhì)管制、進(jìn)料檢驗(yàn)、生產(chǎn)線的隨機(jī)檢驗(yàn)等*的檢測設(shè)備。
我們知道試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)中的重要性,我們通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)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(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo),沒有可用的夾具,這些就無法判斷。夾具是試驗(yàn)機(jī)中根據(jù)材料試樣變化而經(jīng)常變化的一個部分,不同的材料需要不同的夾具,它是試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)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(yàn)順利的進(jìn)行。隨著科學(xué)技術(shù)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(shè)計(jì)提出了更高的要求。
 
      夾具根據(jù)試驗(yàn)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(diǎn)
 
     a.我們知道通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)對試樣進(jìn)行加力,夾具所能承受的試驗(yàn)力的大小是夾具的一個很重要的指標(biāo)。它決定了夾具結(jié)
構(gòu)的大小及夾具操作的勞動強(qiáng)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(yàn)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(nèi)大的電子式試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力為600kn‚0.5級機(jī)),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(jù)不同的試驗(yàn)力、試樣的形狀大小選擇設(shè)計(jì)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(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)臒崽幚砉に嚕ù慊鼗?、滲碳淬火等)增加其強(qiáng)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.
 
     ②.對一些小試驗(yàn)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(jié)構(gòu)鋼,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)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(jié)構(gòu)(鑄鋼‚鑄鋁等)
 
       c.對夾具結(jié)構(gòu)的要求:
 
       ①.夾具的設(shè)計(jì)主要依據(jù)材料的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試樣(特指成品及半成品)的型狀及材質(zhì)。以上所說的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是指iso、astm、din、gb、bs、jis…等,還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等,這些標(biāo)準(zhǔn)中一般都對試樣制樣及試驗(yàn)方法都有嚴(yán)格的規(guī)定,我們可以根據(jù)試樣及試驗(yàn)方法的不同設(shè)計(jì)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(jù)試樣的型狀及材質(zhì)設(shè)計(jì)夾具。
 
       ②.夾具本身沒有固定的結(jié)構(gòu)(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(jī)有明顯的區(qū)別。主機(jī)國內(nèi)、國外的大同小異,而夾具國外的、國內(nèi)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(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)的積累。國外的夾具,如instron、mts、zwick等公司的夾具一般做工細(xì)致,可用性較高,但價格較高,處在市場;而我們的夾具,由于涉足行業(yè)廣,在國內(nèi)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(nèi)與國外水平還有一定差距。
 
      ③.夾具本身就是一個鎖緊機(jī)構(gòu),我們知道機(jī)械上的鎖緊結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的組合體。試驗(yàn)機(jī)用夾具在結(jié)構(gòu)上沒有固定的模式‚根據(jù)不同的試樣及試驗(yàn)力大小‚在結(jié)構(gòu)上差別很大.(大試驗(yàn)力的試樣一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu)‚隨試驗(yàn)力的增加‚夾緊力隨之增加,臺肩試樣采用懸掛結(jié)構(gòu)等),如果夾具按結(jié)構(gòu)劃分,可分為楔形類夾具(指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、對夾類夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的夾具)、杠桿類夾具(指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)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(qiáng)度的夾具)、90°剝離類夾具(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(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)缺點(diǎn),例如:楔形夾具,初始夾緊力小,隨試驗(yàn)力增加。夾緊力隨之增加。對夾夾具,初始夾緊力大,隨試驗(yàn)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(jié)構(gòu)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(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(xiàn)象。
 
      c.做試驗(yàn)過程中,試樣斷點(diǎn)好。數(shù)據(jù)離散性小。(即試樣不斷鉗口、鉗口內(nèi)、平行段或標(biāo)距外)
 
      3.如何選擇夾具主要從以下幾方面考慮:
 
      a.根據(jù)主機(jī)大試驗(yàn)力選擇主要夾具。夾具所能承受的大力必須大于等于主機(jī)的大試驗(yàn)力。
 
      b.根據(jù)非標(biāo)配置、或擴(kuò)展配置選一些次要夾具。(例如:擴(kuò)展配置傳感器為10kn,所選次要夾具所能承受的大試驗(yàn)力也要為10kn。)
 
     c.根據(jù)客戶試樣選夾具。(例如:客戶提供試樣的形狀,大試驗(yàn)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(xì)線等。你應(yīng)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(yàn)很重要,直接影響試驗(yàn)的成敗及測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(cè)受力不均勻,有可能撕裂試樣或斷點(diǎn)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(yīng)力集中,往往會從壓線處斷,造成斷點(diǎn)差。
 
    c.對于搭接試樣,應(yīng)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(yàn)機(jī)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(yīng)的夾具由原用于標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗(yàn)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(qiáng)度的方向發(fā)展。過去的夾具一般采用機(jī)械鎖緊,費(fèi)時費(fèi)力,勞動強(qiáng)度大,效率低。隨著工作環(huán)境的改善,及大批量試驗(yàn)(生產(chǎn)流水線隨機(jī)抽檢的)需要,夾具的夾緊方式由原來的機(jī)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(yàn),后出測試報(bào)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(yàn)。
 
    d.環(huán)境試驗(yàn)(高低溫試驗(yàn))的增多,使用于高低溫的夾具增多。環(huán)境試驗(yàn)(高低溫箱)的增多,給夾具的設(shè)計(jì)增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)較為簡單。但高低溫試驗(yàn)卻不同,它一般是在高低溫箱中做試驗(yàn),它的試樣一般標(biāo)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(nèi),高低溫試驗(yàn)一般由于試驗(yàn)機(jī)行程受限制(試驗(yàn)機(jī)在裝標(biāo)準(zhǔn)夾具時行程),這就要求夾具體積小,又要滿足試驗(yàn)力,又要耐高溫、低溫‚一般比較難設(shè)計(jì)。
 
    e.連續(xù)試驗(yàn)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(jìn)行的(即拉伸、壓縮是用不同的夾具進(jìn)行的),而現(xiàn)在成品檢測越來越多,試樣在同一次試驗(yàn)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(yàn)夾具增多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一些新興的行業(yè)對試驗(yàn)用夾具提出了新的要求,例如要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性,耐腐蝕(在溶液中做試驗(yàn))等等。
 
     由于試驗(yàn)機(jī)夾具使用的特殊性,以及新材料的不斷出現(xiàn),夾具的設(shè)計(jì)一直處在被動的局面。我們每天都會碰到新材料,需要設(shè)計(jì)新的夾
具。我們只有總結(jié)過去的成功經(jīng)驗(yàn),來順應(yīng)新的發(fā)展趨勢。
 
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