淺談對電子萬能強力機強力、夾持片、測試速度對強力指標的影響

胡堅

(上海紡織工業技術監督所,上海 200086)

淺談對電子萬能強力機強力、夾持片、測試速度對強力指標的影響

胡堅

(上海紡織工業技術監督所,上海 200086)

為了提高電子萬能強力機的準確性,從測試速度、夾具狀況等方面介紹了影響電子萬能強力測試儀測試指標的因素,以及應用實踐中的注意事項。以國外生產的電子萬能強力機為例,詳細分析了其測試原理及特點,強力指標,最后從拉伸系統、鉗口等方面。指出:強力、測試速度以及夾持片是影響測試指標的主要因素;操作人員的綜合素質、責任心及企業對測試指標的要求是提高強力指標的重要措施,根據多年來對許多使用上述強力機的情況分析或多或少存在這方面的問題,拉伸系統、鉗口、軟件系統是儀器最主要的核心,其應用實踐探索和經驗積累,同時,應充分了解其使用對象。

電子強力機 鉗口 拉伸強度 不勻性 夾持片 測試速度

1 電子強力機的工作原理及特點

電子強力機的工作原理:是采用測力傳感器,將被測試樣所受的力轉換成電信號,顯示負荷值及斷裂強力。另外,通過一定機構產生與試樣變形成正比的數字脈沖,通過計數電路顯示試樣的變形量。并可繪制負荷-伸長曲線,顯示材料在整個受力變化過程中的力學特性。增加一定的附屬裝置,還可進行壓縮、彎曲和扭轉等性能試驗。由于紡織材料的主要受力形式是拉伸,下面將以拉伸試驗為例,說明電子強力機的測試特點。

(1)測力傳感器具有足夠快的動態響應能力,與機械式強力機相比存在較小的慣性誤差。因此,試樣負荷的速度可以進一步提高,以縮短試驗時間,提高測試效率。(2)更換不同量程的測力傳感器,結合選擇儀器的放大倍數,可以在較大的范圍內變換儀器的負荷測試量程。同一臺儀器,可以進行纖維、紗線以及織物力學性能的試驗。不同的測試對象,負荷與伸長測試系統及記錄方式是共同的,主要改變測力傳感器及試樣夾持器。(3)測力傳感器受力時的位移量,比紡織材料受力變形小得多。因此,與傳感器相連的夾持器位移可以忽略不計,移動夾持器的位移可直接代表試樣的變形。移動夾持器的等速牽引就相當于試樣的等速伸長。伸長的測量不必求取兩個夾持器位置移動之差,因而機構可以簡化。(4)試樣變形量的測試精度比機械式強力機用杠桿放大高許多倍。特別是小變形試樣的測試,可以減小伸長測試誤差,具有較大的優越性。(5)從所得試樣的負荷-伸長曲線上,可以獲得除強力與伸長外的材料的其他性能指標,如試樣的初始模量、屈服點應力-應變等,這些指標可進一步表達材料的力學性能。

2 找出影響強力指標的不勻性和解決的問題

我們在平時檢定、校準強力機時,以及客戶來電咨詢和現場反映最多的是強力機強力指標存在的問題,案例:實驗室之間比對、實驗室內部不同強力機測試比對,比對結果都有很大的差異,對此我結合自己的知識和經驗,找出存在的問題并及時解決。通過這些年的經驗積累得出存在的問題大致在強力、拉伸速度、鉗口夾持片、試驗方法、環境條件、夾持距離等方面來考慮。但目前一般實驗室對試驗方法、環境條件、夾持器距離等操作都正確前提下,只能從強力、拉伸速度、鉗口夾持片來考慮,以下是這些年積累的經驗和體會。

2.1 強力機力值的不準確對強力指標的影響

(1)零位調校及儀器校準:各種強力機由于設計不同,零位有手動調零位和CPU自動調零,那么零位調校要配合儀器校準參考使用說明書反復調校,直至符合計量校準要求。(2)最多校準不合格的問題是示值超差,由于我們現在檢定、校準的電子強力機種類繁多,有著名的英斯特朗、SDL-ATLAS、JAMES HEAL、天氏歐森、美國、意大利、德國、瑞士、中國臺灣及國內幾十家生產企業,這些儀器經過反復使用有小部分經檢定、校準后發現示值超過允許誤差,有些差異甚至達到20%,如果我們不能及時處理解決這些問題,就會給客戶帶來二次檢定、校準,不能及時幫他們解決問題,在這種情況下,本人一邊工作,一邊學習調試技術,由于這些強力機都是不同國家生產的,調試的技術各有不同,為了幫助解決這些實際問題,本人花了大量時間來解決,到目前為止都能圓滿完成調試工作。

2.2 鉗口夾持片的問題對強力指標的影響

目前常用的鉗口夾緊功能有二種功能:

(1)手動夾緊:鉗口采用金屬波紋夾緊,優點:操作簡單、加工方便、不容易打滑;缺點:人為因素加大、斷裂部位不佳。(2)氣動夾緊:為了減少檢測人員對測試的影響,現在好多第三方檢測機構都采用氣動夾緊,可以最大限度減少由于人為的因素產生的不確定;現在采用的鉗口是平板夾持,為了防止打滑在平板上加貼耐磨橡膠片,該橡膠片在檢測中經反復多次的使用,或多或少把橡膠片磨損,從而在拉伸中產生試樣滑移,在橡膠片磨損后再使用會使檢測帶來對強力指標的不確定性,不確定性指標會在20%以上,經過我們及時把存在的問題返還檢測機構并提出整改方案(即替換上下夾片或替換橡膠片)。讓他們予以解決,幫他們解決了工作上存在的問題。

2.3 測試速度的問題對強力指標的影響

目前測試方法采用的拉伸速度有二種:

(1)一種格式為簡單電子強力機即整機,根據試驗方法的要求,設定拉伸的速度,用秒表和鋼直尺檢定和校準拉伸速度,判斷拉伸速度是否在允許范圍內,否則加以調試,得到在允許范圍里。(2)另一種是電子強力機即稱主機,配有電腦操作系統,安裝不同的操作軟件,在使用中電腦操作系統控制主機,按照軟件設置參數,通過電腦操作來完成測試工作。但是在我們的檢定、校準工作中多次發現由于主機和電腦軟件的操作不匹配(案例:英斯特朗強力機,在使用中突然關機,就會造成主機的拉伸速度和電腦軟件的拉伸速度不相同),它們之間有很大的差異,這樣就造成測試結果即強力指標有差異,發現問題后可以及時加以改進。

3 今后的努力方向

電子強力機的上下鉗口由于安裝及測試場地的改變,會帶來新的問題即同心度的差異,要檢定、校準上下鉗口同心度是否在規定的范圍里,就要進行同心度的檢定、校準工作,就需要配備相適應的標準器具,有了這些標準器具就可以更完善我們的檢定、校準工作的正常進行。把電子強力機的檢定、校準工作完成的更佳。