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拉力試驗(yàn)機(jī)夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
閱讀：883 發(fā)布時(shí)間：2013-12-7 在這里所所說的電子式試驗(yàn)機(jī)是用來對(duì)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)械加力的拉力試驗(yàn)機(jī),。
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(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＊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(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(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,，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?/span>（淬回火、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,，可分為楔形類夾具（指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）、對(duì)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(tái)肩類夾具（指適用于臺(tái)肩試樣的夾具）,、螺栓類夾具（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＊，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)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)客戶試樣選夾具,。（例如：客戶提供試樣的形狀,，zui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(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、脆性試樣來說,，裝夾更為重要,。對(duì)楔形夾具來說，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(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，再到開始試驗(yàn),，zui后出測(cè)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(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,，所以夾具的設(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(cè),，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(cè)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(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)過去的成功經(jīng)驗(yàn)，來順應(yīng)新的發(fā)展趨勢(shì),。