萬能拉伸強度試驗機

萬能拉伸強度試驗機主要採用伺服電機作為動力源，絲槓、絲母作為執行部件，實現試驗機移動橫樑的速度控制。在傳動控制上，目前主要有兩種形式，同步帶和減速機。關於其優缺點，還有待探討，但都不影響用戶使用。在測力上萬能拉伸強度試驗機均採用負荷感測器。

基本介紹

• 中文名：萬能拉伸強度試驗機
• 概述：過控制器
• 比較：結構特點
• 套用範圍：拉伸性能指標

概述

計算機系統通過控制器，經調速系統控制伺服電機轉動，經減速系統減速後通過精密絲槓副帶動移動橫樑上升、下降，完成試樣的拉伸、壓縮、彎曲、剪下等多種力學性能試驗，無污染、噪音低，效率高，具有非常寬的調速範圍和橫樑移動距離，另外配置種類繁多的試驗附具，在金屬、非金屬、複合材料及製品的力學性能試驗方面，具有非常廣闊的套用前景。

與液壓試驗機的比較

一、從結構特點上來說：

液壓萬能試驗機，顧名思義，採用高壓液壓源為動力源。採用手動閥、伺服閥或比例閥作為控制元件進行控制。普通液壓萬能試驗機只能進行人工手動實現載入，屬於開環控制系統，受價格因素的影響，測力感測器一般採用液壓壓力感測器。而電液伺服類萬能材料試驗機則是採用伺服閥或比例閥作為控制元件進行控制，國內有些廠家亦已經採用高精度負荷感測器來進行測力。

二、從使用性能上來說：

萬能拉伸強度試驗機，不用油源。所以更清潔，使用維護更方便，它的試驗速度範圍可進行調整，試驗速度可達0.001mm/min-1000mm/min，速比可達100萬倍之多，試驗行程可按需要而定，更靈活。測力精度高，有些甚至能達到0.2%.體積小，重量輕，空間大，方便加配相應裝置來做各項材料力學試驗。真正做到了一機多用。目前國內的主流試驗機廠家生產的萬能拉伸強度試驗機，均可以做到載荷控制，應變控制，位移控制所謂的三閉環控制。

液壓萬能試驗機，受油源流量的限制，他的試驗速度較低。手動液壓萬能試驗機，操作較為簡易，價格便宜，但控制精度較低。電液伺服萬能試驗機，則性能與萬能拉伸強度試驗機相比，除速度低外，控制精度不會差，採用負荷感測器的微機控制電液伺服萬能試驗機，力值精度也可以達到0.5%左右。且在做大噸位的材料力學試驗時，更更可靠，更穩定，性價比更高。

三、從套用範圍上來說：

萬能拉伸強度試驗機，廣泛套用於各種金屬、非金屬、複合材料、醫藥、食品、木材、銅材、鋁材、塑膠型材、電線電纜、紙張、薄膜、橡膠、紡織、航空航天等行業進行拉伸性能指標的測試，同時可根據用戶提供的國內、國際標準定做各種試驗數據處理軟體和試驗輔具。數字顯示萬能拉伸強度試驗機適合於只求力值抗拉強度抗壓強度等相關數據的用戶。如需求取較為複雜參數，微機控制萬能拉伸強度試驗機是您更好的選擇。從性價比來說，30T以下的萬能拉伸強度試驗機更有優勢。

液壓萬能試驗機主要用於金屬，非金屬材料和零件、部件、構件的拉伸，壓縮，彎曲等力學性能試驗。液壓萬能試驗機是工、礦企業、建築建材、質檢中心、水利水電、橋樑工程、科研院所、大專院校力學試驗室的理想的試驗設備。手動控制的液壓萬能試驗機，價格便宜，適合工礦企業的成品檢驗、單一材料指標測試。而電液伺服萬能材料試驗機，則適合要求較高的鋼鐵，建材檢測類的試驗室。30T以上的電液伺服萬能材料試驗機相比萬能拉伸強度試驗機，更有價格優勢。

如何做振動試驗

1、任何產品因運送、使用、保存、會產生碰撞振動而使產品於某一段時間產生不良。

2、很多產品使用中，因習慣，很多產品皆於此時不良甚至剛超保修期或因價值不高或因服務有點難找，產品對品牌的不良批評，有多少廠商知道呢？

3、真正能於設計生產質量即可幫助產品預期看不到的缺點顯示再加以改進。比如：

1）設計是，可分析破環點、易不良點

2）質量時，可分析每一批閃所產生的不同易不良點

3）生產時，可完全一邊振動一邊測量，更使產品不良率早發現

4）耐久測量，讓產品耐久使用、使不耐久的組件提早改進，公司品牌口碑即會更好。

現今世界經濟潮流，已從過去地域性的經濟模式而走向全球性的經濟貿易。無論是地域性市場或進軍全球市場，高質量的表現是不容諱言的。而振動測試更協助您產品躍入高質量行列中不可缺乏的利器。產品達到用戶手中，在此過程中將有不同狀態之振動產生，造成產品不同程度的損壞。而對於產品有任何損壞都不是廠商及客戶所願意見到的，然而運送過程所發生的振動卻是難以避免，若一味的提高包裝成本，必將帶來嚴重而不必要的浪費，反之脆弱的包裝卻造成產品的高成本，並喪失了產品形象及市場，這些都不是我們所願見到的。

振動測試約在四、五十年前開始萌芽，理論建立時，並無助於人們想念它的重要性，直到二次大戰時，許多的飛行器、艦艇、車輛及器材在使用後，意外的發現機件失靈的比例相當高，經研究的結果發現，大都由於其結構無法隨其本身所產生的長時間共振，或搭載物品承受運送共振所引用起之，組件鬆脫、崩裂、而致機件失靈其甚而造成巨大損失。當這項結果公布後，振動測試才受到各界重視，紛紛投入大筆經費、人力去研究。爾後，振動量測分析以及模擬分析的近代理論建立後，對振動測試的方法及邏輯進行不斷改進。尤其現今貨物的流通頻繁，使振動的測試更顯為重要。然後振動測試的目的，是在於實驗中作一連串可控制的振動模擬，測試產品在壽命周期中，是否能承受運送或振動環境因素的考驗，也能確定產品設計及功能的要求標準。據統計的數據顯示提升3%的設計水平，將增加20%的回收及減少18%的各項不必要支出。振動模擬依據不同的目的也有不同的方法如共振搜錄、共振駐留、循環掃描、隨機振動及應力篩檢等，而振動的效應計有：一、結構的強度二、結合物的鬆脫三保護材料的磨損。四、零組件的破損。五、電子組件之接觸不良。六、電路短路及斷續不穩。七、各件之標準值偏移。八、提早將不良件篩檢出。九、找尋零件、結構、包裝與運送過程間之共振關係，改良其共振因素。而振動測試的程式，須評估訂定試驗規格，夾具設計之真實性，測試過程中之功能檢查及最後試件之評估、檢討和建議。

振動測試的要求在於確認產品的可靠度以及提前將不良品在出廠前篩檢出，並評估其不良品的失效分析以期成為一個高水平、高信賴度的產品。

不同級別的調節

如今越來越多的塑膠加工企業都在購買所謂的萬能試驗機“萬能”試驗機，利用它來進行拉伸、彎曲、壓縮和剪下試驗，以對材料進行性能評價、套用開發研究以及質量控制。發達的電子學改進了這些設備的性能，使之更加易於操作，價格也越來越低。

萬能試驗機通過不同速度級別的調節，對塑膠材料樣條進行拉伸、彎曲、壓縮或牽引，這是塑膠混配實驗室中最普通的設備。在混配料的製備過程中，利用測試材料能夠判斷材料是否適用於某些特定的加工套用或終端套用。還可以用於產品的質量控制，以確保產品質量各個批次之間的一致性。

試驗機包括一個或多個垂直承載的立柱，立柱上安裝一個固定的水平基座，頂部還有一個可移動的水平十字頭（十字橫樑）。現在的萬能試驗機，立柱上通常還有滾珠絲槓用以固定可移動的十字頭。萬能試驗機的大小用框架的最大承載水平和測量載荷/拉力的測力計來共同表征。測力計附在依靠電動馬達或液壓裝置驅動的可移動的十字頭上。帶夾具的系列測力計測量力的大小，可以通過數字顯示器或PC機顯示結果。很多萬能試驗機具有可互換的測力計，因此可以與所測試的不同材料匹配。靜態試驗利用標準的萬能拉伸強度試驗機來進行，通常載入速度範圍為0.001~20 in./min（1in.=2.54cm）。動態試驗或循環試驗如裂紋增長和疲勞試驗通常利用液壓伺服系統萬能試驗機來進行，時間較長，載荷較低。目前，利用萬能試驗機所測試的最常見的項目是拉伸強度和拉伸模量、彎曲強度和模量。按照ASTM D 638和ISO527進行拉伸試驗時，樣條的兩端都有夾具夾緊，一個夾具是靜止的，另一個固定在十字頭上，背離固定夾具移動，牽引樣條直至樣條出現斷裂，斷裂時十字頭會自動停止。彎曲試驗時（ASTM D790 、D6272以及ISO178），樣條被放在試驗機固定工具機的兩個支座上。這個試驗中，十字頭移動的方向與拉伸試驗中移動方向相反，向一個沒有支撐的中心推動而不是牽引樣條，直至樣條彎曲甚至斷裂。因為多數熱塑性塑膠材料不會在這個試驗中斷裂，所以不可能計算斷裂彎曲強度。因而，標準的試驗方法要求計算應變為5%時的彎曲應力。常用的萬能拉伸強度試驗機的容量為100～135000 lb。尺寸越大，成本越高。一般來說，立式設備的體積更小也更易於操作，並且還能藉助於樣品自身的重力，使棘手的樣品如薄膜也能同較重的注塑部件一樣易於操控。單立柱萬能試驗機的力程較低，價格也較低，結構容量一般為1000 lb。門式的萬能試驗機的結構容量可達1000~135000 lb。測力計也以某一最大的適用於萬能試驗機結構和樣品的力值為分類依據。例如，一個100 lb的測力計安裝在1000 lb的模框裡，可以提供100 lb的試驗載荷。測力計的容量不應超過樣品預測斷裂載荷太多，否則會影響試驗結果的精確性。

與靜態測試所用的萬能拉伸強度試驗機不同，液壓伺服萬能試驗機可以進動態測試以及疲勞試驗。這樣必須反覆施加應力，進行載入-釋放的循環。例如，疲勞裂紋增長試驗，用戶期望了解待測材料經過多少次循環會斷裂。動態測試萬能試驗機所需的應力比萬能拉伸強度試驗機靜態試驗中所需的應力要小。液壓伺服系統試驗機的框架容量從100 lb到數噸不等，價格通常為電子力學試驗機的2~3倍。基本用於金屬材料的疲勞試驗，但是在汽車塑膠、航天塑膠、生物醫藥塑膠以及電子元件用塑膠等方面的套用也越來越廣泛，因為這些領域裡需要耐疲勞性好的結構部件。

選購

如何選購萬能拉伸強度試驗機：

一、不同材料對試驗機的需求：

1．金屬材料對試驗機的要求

2．塑膠材料（高分子材料）對試驗機的要求

3．塑膠管材對試驗機的要求

4．橡膠材料對試驗機的要求

5．紡織纖維材料對試驗機的要求

6．彈簧、軸承對試驗機的要求

7．薄膜、箔材料對試驗機的要求

8．製品（或產品）對試驗機的要求

二、不同行業對試驗機的有不同的需求

解決結果產生誤差

一、首先是主機部分

在主機部分由於安裝不水平時，將會使工作活塞和工作油缸壁產生摩擦力，從而產生誤差。一般表現為正差，並且隨著載荷的增加，產生的誤差逐漸較小

二、測力計部分

當測力計部分安裝不水平時，將會使擺軸軸承之間產生摩擦力，一般變現為負差。

以上兩種誤差對小負荷測量的影響比較大，對大負荷測量的影響比較小。

解決辦法：

1、首先檢查試驗機安裝是否水平，對主機用框式水平尺在工作油缸（或立柱）外圈相互垂直的兩個方向找平。

2、對測力計在擺桿正面調整測力計前後水平，將擺桿邊緣與內側刻線對齊固定，用水平尺靠在擺桿側面調整機體左右水平。

夾具的選用

試驗機夾具

一、試驗機必須具備三個要素:

有加力裝置：有夾具；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，沒有可靠的夾具，這些就無法判斷。夾具是試驗機中根據材料試樣變化而一個經常變化的部分，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於試驗順利的進行，隨著科學技術的發展，各行各業對材料的要求越來越高，致使新材料不斷的出現,對夾具的設計提出了更高的要求。

二、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、剪下類夾具等，其中拉伸類夾具約占夾具總量的80%左右。

三、夾具的基本性能

1.夾具對強度要求：

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國內最大的電子式萬能試驗機試驗力為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.

2. 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，一般都選用優質合金結構鋼，合金高碳鋼或低碳合金鋼、冷作模具鋼等，通過適當的熱處理工藝淬回火、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,或在鉗口表面噴塗金鋼砂等.

②. 對一些小試驗力的夾具，與試樣接觸的表面採用粘軟質膠皮等。（例如：塑膠薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面,）

③. 夾具體一般採用優質中碳鋼、合金結構鋼，通過適當的熱處理工藝增加其力學性能。有時為了減輕重量也採用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時也採用鑄造結構鑄鋼,鑄鋁等

3. 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、GB、BS、JIS…等，還有企業標準、行業標準等，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。

對於特殊試樣（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。

四、夾具的結構

夾具本身沒有固定的結構（如金屬絲可採用纏繞方式夾緊,也可採用兩個平板夾緊，金屬薄板試樣可採用楔形夾緊方式，也可採用對夾夾緊方式），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。這主要取決於公司的整體水平，設計人員的經驗的積累。國外的夾具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細緻,可靠性較高，但價格較高，處在高端市場，而國內的，如SANS的夾具，由於涉足行業廣，在國內的市場分額大，在一定程度上可以取代國外的夾具,處在中高端市場,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、槓桿等，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採用斜面夾緊結構,隨試驗力的增加,夾緊力隨之增加，台肩試樣採用懸掛結構等，如果夾具按結構劃分，可分為楔形類夾具（指採用斜面鎖緊原理結構的夾具）、對夾類夾具（指採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）、偏心類夾具指採用（偏心鎖緊原理結構的夾具）、槓桿類夾具（指採用槓桿力放大原理結構的夾具）、台肩類夾具（指適用於台肩試樣的夾具）、螺栓類夾具（指適用於螺栓、螺釘、螺柱等測試螺紋強度的夾具）、90°剝離類夾具（指適用於兩試樣進行垂具，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

五、夾具適用性的判斷標準

對夾具適用性的判定很難界定，由於夾具結構的特殊性,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：

◆夾具是否使用方便、安全。

◆夾持是否可靠，不能有打滑現象。

◆做試驗過程中，試樣斷點好。數據離散性小。（即試樣不斷鉗口、鉗口內、平行段或標距外）

六、夾具現狀及發展趨勢

◆試驗機的發展方向是由制樣檢測向製品（即成品、半成品）檢測方向發展，這就要求與之相適應的夾具由原用於標準試樣試驗的夾具向用於成品檢測的夾具發展。

◆夾具的使用向高效率，低勞動強度的方向發展，過去的夾具一般採用機械鎖緊，費時費力, 勞動強度大，效率低，隨著工作環境的改善，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，液壓夾緊等方向發展。

◆全自動夾具

從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗，最後出測試報告一次完成。此類夾具成本很高，僅適用於大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。

◆環境試驗（高低溫試驗）的增多, 使用於高低溫的夾具增多，環境試驗（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。由於連線方式固定,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，高低溫試驗一般由於試驗機行程受限制（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。

◆連續試驗夾具增多

由於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，只能用同一種夾具即做拉伸又做壓縮。

◆特殊行業用試驗夾具增多

隨著科學技術的發展，一些新興的行業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。

七、夾具設計中存在的難點

◆鋼絲、鋼絞線由於試樣硬度高，內部結構相對鬆散，在拉伸試驗過程中受力不均勻，夾持試樣的鉗口易磨損等原因，夾具一直未得到好的解決。

◆大試驗力、大直徑的尼龍繩，由於變形過大，夾持困難，夾具的設計也是一個難點。

由於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的局面,我們每天都會碰到新材料，需要設計新的夾具，總結過去成功的經驗。