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電子拉力試驗(yàn)機(jī)夾具特點(diǎn)和選擇方法

發(fā)布時(shí)間：2012/2/8 10:48:40閱讀人數(shù)：7302

 

一、電子拉力試驗(yàn)機(jī)必須具備三個(gè)要素：有加力裝置：有夾具；有力值顯示裝置和記錄。可見(jiàn)夾具在電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)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(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)，沒(méi)有適用的夾具，這些就無(wú)法判斷。夾具是電子拉力試驗(yàn)機(jī)中根據(jù)材料試樣變化而一個(gè)經(jīng)常變化的部分，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(gè)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(duì)材料的要求越來(lái)越高，致使新材料不斷的出現(xiàn)，對(duì)夾具的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。
　　二、夾具根據(jù)試驗(yàn)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。
　　三、夾具的基本性能
　　1.夾具對(duì)強(qiáng)度要求：
　　通過(guò)夾具夾持試樣（或產(chǎn)品）對(duì)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(gè)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(dòng)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(guó)內(nèi)的電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力為600KN，0.5級(jí)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.
　　2. 對(duì)夾具材料的要求
　　①. 對(duì)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(yōu)質(zhì)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(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚧慊鼗�、滲碳淬火等增加其強(qiáng)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(duì)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. 夾具體一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(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(jié)構(gòu)鑄鋼，鑄鋁等
　　3. 對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的要求。
　　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(shuō)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(duì)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(duì)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。
　　四、夾具的結(jié)構(gòu)
　　夾具本身沒(méi)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(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(duì)夾夾緊方式），這和主機(jī)有明顯的區(qū)別，主機(jī)國(guó)內(nèi)、國(guó)外的大同小異，而夾具國(guó)外的、國(guó)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(guó)外的夾具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細(xì)致，可靠性較高，但價(jià)格較高，處在高端市場(chǎng)，而國(guó)內(nèi)的，如SANS的夾具，由于涉足行業(yè)廣，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)分額大，在一定程度上可以取代國(guó)外的夾具，處在中高端市場(chǎng)，但在一些新材料，特種材料用夾具上國(guó)內(nèi)與國(guó)外水平還有一定差距。
　　夾具本身就是一個(gè)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(méi)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(tái)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(lèi)夾具（指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）、對(duì)夾類(lèi)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(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(jié)構(gòu)的夾具）、杠桿類(lèi)夾具（指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)的夾具）、臺(tái)肩類(lèi)夾具（指適用于臺(tái)肩試樣的夾具）、螺栓類(lèi)夾具（指適用于螺栓、螺釘、螺柱等測(cè)試螺紋強(qiáng)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(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(duì)夾夾具，初始夾緊力大，隨試驗(yàn)力增加。夾緊力隨之減小
　　五、夾具適用性的判斷標(biāo)準(zhǔn)
　　對(duì)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(duì)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：
　　1．夾具是否使用方便、安全。
　　2．夾持是否可靠，不能有打滑現(xiàn)象。
　3．做試驗(yàn)過(guò)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）
　　六、夾具設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)
　　1．鋼絲、鋼絞線(xiàn)由于試樣硬度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，在拉伸試驗(yàn)過(guò)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。
　　2．大試驗(yàn)力、大直徑的尼龍繩，由于變形過(guò)大，夾持困難，夾具的設(shè)計(jì)也是一個(gè)難點(diǎn)。
　　由于電子拉力試驗(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(dòng)的局面，我們每天都會(huì)碰到新材料，需要設(shè)計(jì)新的夾具，總結(jié)過(guò)去成功的經(jīng)驗(yàn)。
　　七、夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
　1．電子拉力試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展方向是由制樣檢測(cè)向制品（即成品、半成品）檢測(cè)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)的夾具用于成品檢測(cè)的夾具發(fā)展。）
　2．夾具的高效率使用，低勞動(dòng)強(qiáng)度的方向發(fā)展，過(guò)去的夾具一般采用機(jī)械鎖緊，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)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(xiàn)隨機(jī)抽檢的需要，夾具的夾緊方式由原來(lái)的機(jī)械夾緊向氣壓夾緊，液壓夾緊等方向發(fā)展。
　　3．全自動(dòng)夾具
　　從試樣尺寸測(cè)量到裝夾，再到開(kāi)始試驗(yàn)，*后出測(cè)試報(bào)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(cè)試和檢驗(yàn)。
　4．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(guó)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?shī)A具的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)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(lái)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(shí)行程）這就要求夾具體積小，又要滿(mǎn)足試驗(yàn)力，又要耐高溫、低溫，一般比較難設(shè)計(jì)。
　　5．連續(xù)試驗(yàn)夾具增多
　　由于過(guò)去一般是制樣檢測(cè)，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(xiàn)在成品檢測(cè)越來(lái)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，只能用同一種夾具即做拉伸又做壓縮。
　　6．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(duì)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(wú)磁性，耐腐蝕（在溶液中做試驗(yàn)）等等。

原創(chuàng)作者：上海湘杰儀器儀表科技有限公司

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