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电子式万能试验机夹具的介绍
点击次数:276 发布时间:2017/8/7 打印本页面 返回

电子式万能试验机夹具的介绍

电子式万能试验机是用来对金属材料和非金属材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机。
   电子万能试验机的使用范围:科研院所、商检仲裁机构、大专院校以及橡胶、轮胎、塑料、金属、电线电缆、制鞋、皮革、纺织、包装、

建材、石化、航空…..等行业,为材料开发、物性试验、教学研究、品质管制、进料检验、生产线的随机检验等不可缺少的检测设备。
我们知道试验机必须具备三个要素:a、有加力装置 b、有夹具   c、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,没有可用的夹具,这些就无法判断。夹具是试验机中根据材料试样变化而经常变化的一个部分,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。
      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。
1、 夹具的特点
     a.我们知道通过夹具夹持试样(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;国内最大的电子式万能试验机试验力为600KN,0.5级机),试样尺寸小到直径φ

0.006mm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。
     b.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)
       c.对夹具结构的要求:
①.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。
②.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,可用性较高,但价格较高,处在高

端市场;而我们的夹具,由于涉足行业广,在国内的市场份额大,在一定程度上可以取代部分国外的夹具,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。
③.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。
2.如何判断夹具是否适用:
       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:
a.夹具是否使用方便、安全。
b.夹持是否可用,不能有打滑现象。
c.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)
3.如何选择夹具主要从以下几方面考虑:
a.根据主机最大试验力选择主要夹具。夹具所能承受的最大力必须大于等于主机的最大试验力。
b.根据非标配置、或扩展配置选一些次要夹具。(例如:扩展配置传感器为10kN,所选次要夹具所能承受的最大试验力也要为10kN。)
c.根据客户试样选夹具。(例如:客户提供试样的形状,最大试验力等。)
d.建议客户用什么样的夹具。(例如:直径小于1mm的绳类试样,包括钢丝、铁丝、细线等。你应该明确告诉客户这种试样只能采用缠绕式夹

持方法,但试样延伸率误差大)。
4. 正确装夹试样
    试样的正确装夹对试验很重要,直接影响试验的成败及测试数据的准确性。总的原则是:使试样(或成品、半成品)的受力作用线尽量与

传感器的力作用线重合。
a.对矩形试样、脆性试样来说,装夹更为重要。对楔形夹具来说,试样的左、右对中是由夹具保证的,但前后却容易装斜,装斜后在拉伸过程

中试样两侧受力不均匀,有可能撕裂试样或断点差。在装夹时尽可能的将试样前后装平行,平行后再做拉伸。b.在钢丝类缠绕夹具中,不能出

现线压线的情况,这样会造成局部的应力集中,往往会从压线处断,造成断点差。
c.对于搭接试样,应使搭接面通过传感器的力作用中心,这里就不一一举例说明了。
5.夹具现状及发展趋势
a.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.
b.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。
c.全自动夹具:从试样尺寸测量到装夹,再到开始试验,最后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。
d.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。
e.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,只能用同一种夹具既做拉伸又做压缩。
f.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。
     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。我们只有总结过去的成功经验,来顺应新的发展趋势。

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