拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)材料力學(xué)性能測試中的重要實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的拉伸實(shí)驗(yàn)采用的設(shè)備都是
液壓萬能試驗(yàn)機(jī)。隨著電測、電控技術(shù)在
試驗(yàn)機(jī)上的廣泛應(yīng)用，市場上開發(fā)了微機(jī)控制伺服
萬能試驗(yàn)機(jī)。微機(jī)控制伺服萬能試驗(yàn)機(jī)仍然采用液壓油作為動(dòng)力源，與老式液壓萬能試驗(yàn)機(jī)不同之處是采用液壓加荷與微機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)對試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及圖形顯示，從而使試驗(yàn)機(jī)功能更完善，操作更便捷，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。另外，由于GB/T228.1-2010拉伸試驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對于試驗(yàn)速率的要求更加嚴(yán)格，傳統(tǒng)的度盤試驗(yàn)機(jī)已不能適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)速率的要求。
傳統(tǒng)的度盤試驗(yàn)機(jī)存在以下不足：
1）測力精度和靈敏度低；
2）量程更換必需更換配重砣；
3）度盤指針視值，讀數(shù)可靠性和準(zhǔn)確性差；
4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)要人工計(jì)算，增加了操作熱源的工作量；
5）實(shí)驗(yàn)過程無法實(shí)時(shí)記錄和回現(xiàn)，不能完全記錄試件的試驗(yàn)過程；
6）多項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和項(xiàng)目在老式試驗(yàn)機(jī)上無法完成測試；
7）試驗(yàn)數(shù)據(jù)無法存儲；
8）人工對試驗(yàn)機(jī)無法加載速度的準(zhǔn)確控制；不能適應(yīng)GB/T.1-2010標(biāo)準(zhǔn)對速率的控制。
為了適應(yīng)拉伸檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求，現(xiàn)將度盤液壓萬能試驗(yàn)機(jī)改為為微機(jī)控制伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，改造后的微機(jī)控制伺服萬能試驗(yàn)機(jī)將逐步取代傳統(tǒng)的讀盤液壓萬能試驗(yàn)機(jī)在拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)用。
1、工作原理
1）主要結(jié)構(gòu)
RMW系列微機(jī)控制伺服萬能試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)可分為兩部分：加荷系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。加荷系統(tǒng)通過油缸活塞把力傳遞給固定在試驗(yàn)臺下面的負(fù)荷傳感器，由負(fù)荷傳感器把力信號轉(zhuǎn)換成電信號傳給測量系統(tǒng)。通過測量系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，從而得出試驗(yàn)結(jié)果。
2）加荷系統(tǒng)包括主機(jī)和液壓源
主機(jī)主要由機(jī)座、試驗(yàn)臺、上橫梁、下橫梁、夾持部分、絲杠、光杠等組成，是實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。上下橫梁之間形成拉伸空間，可以實(shí)現(xiàn)試件拉伸變形；下橫梁和試驗(yàn)臺形成壓縮空間，可實(shí)現(xiàn)試樣壓縮、彎曲、剪切等變形。因此，這種試驗(yàn)機(jī)又被稱為雙空間萬能試驗(yàn)機(jī)。
3、測量系統(tǒng)
該模塊由工控機(jī)和計(jì)算機(jī)組成，它主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理。計(jì)算機(jī)通過串行口與工控機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)軟件對工控機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如傳感器示值顯示、試驗(yàn)曲線顯示、試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告打印等。
2、試驗(yàn)機(jī)在拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)用
1）檢測范圍
微機(jī)控制伺服萬能試驗(yàn)機(jī)是先進(jìn)的
材料試驗(yàn)機(jī)，利用它在拉伸試驗(yàn)中測試金屬材料的力學(xué)性能，可以測試的性能指標(biāo)有：上屈服強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、最大力、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、斷后伸長率等。其中彈性模量需通過安裝電子引伸計(jì)測得。
2）可以實(shí)現(xiàn)速率控制功能
在彈性變形階段，金屬的變形量很小而拉伸載荷迅速增大。速度太快會(huì)導(dǎo)致整個(gè)彈性段很快就被沖過去。所以在彈性段，一般都選擇采用應(yīng)力速率控制或者應(yīng)變速率控制。塑性較好的材料試樣過了彈性段后，載荷增加不大，而變形增加快，為了防止拉伸速度過快，一般采用應(yīng)變控制或者橫梁位移控制。所以在GB228.1-2010里面建議方法A：對于連續(xù)屈服材料，應(yīng)采用0.00025S-1±20%的應(yīng)變速率，對不連續(xù)屈服的材料采用平行長度部分估計(jì)的應(yīng)變速率0.00025S-1±20%的應(yīng)變速率進(jìn)行控制；對于方法B：在彈性范圍和直至上屈服強(qiáng)度，試驗(yàn)機(jī)夾頭的分離速率應(yīng)盡可能保持恒定并在規(guī)定的應(yīng)力速率的范圍內(nèi)（材料彈性模量E/(N/m㎡）<150000，應(yīng)力速率控制范圍為2-20(N/m㎡.s-1）、材料彈性模量E/(N/m㎡）≥150000，應(yīng)力速率控制范圍為6-60(N/m㎡.s-1）。若僅測定下屈服強(qiáng)度，在試樣平行長度的屈服期間應(yīng)變速率應(yīng)為0.00025/s-0.0025/s之間。平行長度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。
3、操作要點(diǎn)
1）關(guān)于夾塊的選用：圓試樣選擇V型夾塊，扁試樣選擇平夾塊。當(dāng)試樣尺寸在夾塊的臨界尺寸時(shí)，盡量選用尺寸較小的一種。
2）關(guān)于開機(jī)順序：當(dāng)試驗(yàn)軟件完全啟動(dòng)，進(jìn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài)后，機(jī)器才能運(yùn)行。所以試機(jī)前，測量系統(tǒng)須先啟動(dòng)，開機(jī)順序?yàn)椋猴@示器》打印機(jī)》計(jì)算機(jī)》工控機(jī)》啟動(dòng)試驗(yàn)軟件》液壓源。
3）關(guān)于試樣的裝卡：裝夾塊時(shí)，油泵電機(jī)切勿啟動(dòng)，讓設(shè)備處于斷電狀態(tài)。試樣夾緊，圓試樣夾在V型夾塊的中間，扁試樣須垂直于夾塊，不能傾斜。夾持部分要足夠長，最少要為夾塊長度的3/4。上下夾頭夾緊時(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)升降橫梁。
4）關(guān)于力值清零：在軟件主界面上有傳感器欄，用來顯示采樣的數(shù)據(jù)，能顯示4種傳感器的值，即試驗(yàn)力、拉伸、引伸計(jì)、峰值力。一般在夾緊試件、裝夾引伸計(jì)之后，要將各傳感器清零才能開始運(yùn)行試驗(yàn)。但是力傳感器的清零比較特殊，先是將拉伸夾具上夾頭夾緊，然后調(diào)整下橫梁到適當(dāng)?shù)奈恢?，把力值清零，再夾緊下夾頭。
5）關(guān)于開關(guān)的轉(zhuǎn)換：液壓源面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)用來控制油路的轉(zhuǎn)換。試驗(yàn)開始運(yùn)行時(shí)將開關(guān)打到“加荷”檔，試驗(yàn)結(jié)束后，必須先取下試樣，再把開關(guān)轉(zhuǎn)換到“快退”檔，使活塞退回到底。如果先把活塞下降會(huì)使斷裂的試樣相互抵住，破壞夾頭。
4、結(jié)論
微機(jī)控制伺服萬能試驗(yàn)機(jī)無論從功能和操作上在拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)用都優(yōu)于度盤試驗(yàn)機(jī)，更能適應(yīng)新拉伸試驗(yàn)檢測方法標(biāo)準(zhǔn)的要求。
