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拉力機(jī)夾具的選用知識(shí) 
 

 
    電子試驗(yàn)機(jī)的使用范圍：科研院所、商檢仲裁機(jī)構(gòu),、大專(zhuān)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(kāi)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(cè)設(shè)備,。

我們知道試驗(yàn)機(jī)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(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)有可*的夾具，這些就無(wú)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(gè)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,。

    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,。

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(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,；大的電子式試驗(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。

b．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)臒崽幚砉に嚕ù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）

c． 對(duì)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(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,。

②.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*性較高,，但價(jià)格較高,，處在市場(chǎng)；而我們的夾具,，由于涉足行業(yè)廣,，在國(guó)內(nèi)的*大，在一定程度上可以取代部分國(guó)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(guó)內(nèi)與國(guó)外水平還有一定差距,。

 ③.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,。

2．如何判斷夾具是否適用

   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：

 a．夾具是否使用方便、安全,。

   b．夾持是否可*,，不能有打滑現(xiàn)象。

   c．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）

 3．如何選擇夾具

    主要從以下幾方面考慮：

a．根據(jù)主機(jī)zui大試驗(yàn)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(jī)的zui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zui大試驗(yàn)力也要為10kN。）

 c．根據(jù)客戶(hù)試樣選夾具,。（例如：客戶(hù)提供試樣的形狀,，zui大試驗(yàn)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(xì)線等,。你應(yīng)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(duì)試驗(yàn)很重要,，直接影響試驗(yàn)的成敗及測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,。總的原則是：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(duì)矩形試樣、脆性試樣來(lái)說(shuō),，裝夾更為重要,。對(duì)楔形夾具來(lái)說(shuō)，試樣的左,、右對(duì)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(cè)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(xiàn)線壓線的情況，這樣會(huì)造成局部的應(yīng)力集中,，往往會(huì)從壓線處斷,，造成斷點(diǎn)差。

    c.對(duì)于搭接試樣,，應(yīng)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(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

    a.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)的夾具向用于成品檢測(cè)的夾具發(fā)展.

b.夾具的使用向率,，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,。

    c.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),，zui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)。

    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(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),。

    e.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(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,。

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(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。我們只有總結(jié)過(guò)去的成功經(jīng)驗(yàn)，來(lái)順應(yīng)新的發(fā)展趨勢(shì),。