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材料试验的提示

2008-05-13

分析材料性能是质量控制与研发实验室的主要目标。然而,要选择正确的试验有时并不容易。试验分为多种不同类型的动静态试验,其中包括:拉伸、压缩、剪切弯曲和疲劳/断裂。如果要选择正确的系统,需要考虑下列几个方面:
●试验类型:拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切、反向应力(扭转并压缩)
●试验试样:配置、大小、形状和材料
●zui大载荷:预期的zui大载荷,以磅、牛顿或千克表示
●zui大应变位移/压缩:预期的zui大伸长,以初始标距长度的百分比表示
●应变测量:引伸计标距、行程百分比、其他要求

提示 1:夹具的选择
成功的夹持解决方案要求试样不会滑动、不会造成夹片断裂,并且确保所施力的轴对称性。有些情况下,夹持要求非常特别,会需要特别设计的夹具或工装来满足特殊的试验标准。然而,多数情况下,可以使用通用的配件。通用夹具具有很多优势,可以固定很多类型的试样和材料,可以选择使用很多不同的夹面、对齐工装等。

试样固定解决方案
操作员面临的两个zui常见问题就是试样滑动和夹片断裂。如果采用的是平底的机械或旋紧式夹具,经常会发生滑动。选择夹面时,表面区域应该足够大能够盖住接触部位(哑铃试样),或者对于平行试样,尽可能多的盖住接触面。无论使用何种夹具,请确保试样一端至少由 75% 的夹面有效长度夹持,否则,将会降低夹持效率,有时还可能破坏夹面。如果你遇到夹持问题,请记住重要的一点就是进行试验。你得到zui终的结果是随机的。当夹具内的样品由于夹持力太大或锯齿夹面夹入太深时,常常会发生夹持部位破损。下面是减少夹持部位破损的提示:
●旋紧式夹具:当固定样品时,操作员可能用了过大的力;请使用扭矩扳手或气动夹具。
●气动夹具:减小压力,但请不要减小到会滑动的程度。
●锯齿夹面:改用单位面积具有更多锯齿(咬入较小)的夹面,或垫上胶带或类似材料(这样可以减缓咬入,防止损坏样品)。
试验单丝和单纤维或单丝可以贴附在穿孔卡片上。试样的标距长度即为孔的高度。当卡片固定在试验仪器上后,将试样两侧的卡片部分剪去。
●定期检查夹具是否有破损,如胶皮管裂缝或漏气。
●定期校验压力表是否准确地记录夹持装置的气压或油压。
●如果夹面有磨损、破坏或污损,请更换夹请更换夹面。
●切勿使用超过需要的夹持力,以便提供可靠的,不滑动的固定。
●旧的夹具不一定能和新材料或试样配合使用。
您可能会发现需要特殊的夹具或不同的夹面。
可以尝试多种物品,改进现有的夹持方式,其中包括纱布、胶带等。

使用线接触夹面
纸或其他片材用线接触夹面,这样标距长度即为两个接触线中间的距离。

试验片材样品
平面(无锯齿)夹面可以用于夹持薄膜、箔片或其他片材。金属片试样应使用锯齿夹面固定,这样菱形锯齿可以咬入试样,从而防止滑动。

保管好夹具
任何成功的夹持解决方案都可能受到疏于维护的不良影响。许多常见的夹持技术依赖于摩擦或要试验的试样的表面变形。如果夹持表面磨损或污损,夹持效率将大打折扣。zui终,导致试样滑动或实验无效。为了确保夹具工作正常,请定期清洁夹具并使用生产商建议的正确等级的润滑剂来润滑相关部件


自紧式滚动夹具

机械式楔形夹具

单纤维的拉伸试验

提示 2:载荷传感器的选择
载荷传感器的特征
载荷传感器测量试样受的力,输出电信号,以便监视、报告或控制力。为了选择适当的载荷传感器进行试验,应考虑下列载荷传感器的特征:
●量程
●准确度
●重复性
●偏移载入错误
●非线性
●温度补偿范围
●温度零点漂移及灵敏度
●寿命(特别是动态组件
●过载zui大载荷
●轴偏移刚度
另外,开始试验之前请考虑自识别的可用性(自识别是一种自动功能,可识别连接的哪个载荷传感器以及确定是否已经将其标定。该功能可防止操作员使用不正确的设置的设备),以防止人员出错。请注意,大多数传感器制造商都会指定载荷传感器的线性作为zui高额定输出百分比 % F.R.O.,这极为重要。使用较低范围(比如量程的 1%)时,这可能会令人误解。F.R.O. 为 0.05% 的额定载荷传感器会在满量程的1% 时产生 5% 的读数误差。

试验提示
●首先,夹具中夹住的试样永远不要贴在载荷传感器上(通常是上方夹具)。
●预热载荷传感器至少 15 分钟。
●一旦在适当位置夹住试样后,就不要再改变平衡或横梁位置控制点。
●请勿将载荷传感器放入烤箱。
●使用载荷保护功能保护试样免受损坏。
●如果试验载荷小于量程的 2%,请考虑改为使用较小的载荷传感器。

提示 3:应变测量的选择
进行应变测量的必要性
任何机械系统受力后都将变形,不管多么轻微。这同样适用于材料试验系统。您系统的机架、载荷传感器和夹具不是无穷刚性,当将力施加到试样上时其将有轻微的变形。这种变形被称为柔度,并且可以在试验结果中导致严重的误差,特别是在具有小行程要求的高载荷试验中。大多数材料试验系统都会测量横梁或作动器的位移,这可用作试样变形的测量。但是,系统记录的位移输出实际是系统柔度和试样变形的总和。在许多应用中(如塑料和弹性体的拉伸试验),系统柔度经常会很小,与试样变形相比时可将其忽略不计。要求进行试样变形的极测量时,使用引伸计可完全避免系统柔度误差。

引伸计类型
有两种主要类型的引伸计:
●接触引伸计:可用 clip-on、长行程、高温等
●非接触引伸计:激光、视频
在许多应用中提供测量时,接触引伸计可能会对试验结果有不利的影响。非接触应变测量有许多传统接触装置没有的优点,其中包括:
●对试验试样无影响
●无刀口滑移的问题
●不会由于移动零件的惯性产生误差
●无活动部件,消除了因磨损导致的错误
●由于在断裂时没有能量释放,而不会发生损坏
●可在更大温度范围的环境箱内使用

Clip-On 引伸计提
●确保引伸计直接固定好并且位于试样的中央。
●正确固定引伸计,以取得zui佳试验结果并避免滑动误差。
●使用大小适当的夹子来固定至试样。



Clip-On 引伸计

长行程的引伸计

摄像引伸计 AVE

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