上海湘杰淺談拉力機(jī)夾具的相關(guān)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間:2017/11/8 9:40:05閱讀人數(shù):6664
拉力機(jī)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)等不可缺少的檢測(cè)設(shè)備。
我們知道拉力機(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),沒有適合的夾具,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。
夾具性能好壞的判斷:
對(duì)拉力試驗(yàn)機(jī)夾具好壞的判定很難界定,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,通常從以下三點(diǎn)來判斷:
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)過程中,試樣斷點(diǎn)好。數(shù)據(jù)離散性小。
拉力機(jī)夾具的特點(diǎn):
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;國內(nèi)的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力為600KN,0.5級(jí)機(jī)),試樣尺寸小到直徑0.006m的金絲,大到直徑1mPVC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。
對(duì)夾具材料的要求:
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. 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)國內(nèi)、國外的大同小異,而夾具國外的、國內(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);而我們的夾具,由于涉足行業(yè)廣,在國內(nèi)的市場(chǎng)份額大,在一定程度上可以取代部分國外的夾具,處在中高端市場(chǎng)。但在一些新材料、特種材料用夾具上,國內(nèi)與國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)、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。绾闻袛嗬C(jī)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:夾具是否使用方便、安全.夾持是否可,不能有打滑現(xiàn)象.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)
如何選擇夾具:拉力機(jī)夾具的選用知識(shí)主要從以下幾方面考慮:根據(jù)主機(jī)試驗(yàn)力選擇主要夾具。夾具所能承受的力必須大于等于主機(jī)的試.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試驗(yàn)力也要為10kN。)根據(jù)客戶試樣選夾具。(例如:客戶提供試樣的形狀,試驗(yàn)力等。)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. 拉力機(jī)夾具的選用知識(shí)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?偟脑瓌t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。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。
b.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。拉力機(jī)夾具的選用知識(shí)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).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.
夾具的使用向高效率,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),*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)。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。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。拉力機(jī)夾具的選用知識(shí)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)
原創(chuàng)作者:上海湘杰儀器儀表科技有限公司
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