論全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘 要：全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)，只需操作員將試樣放置在試樣架上，按測試的要求設(shè)定好相對應(yīng)的試樣參數(shù)，即可全自動(dòng)完成包括取樣、試樣長度測量、校樣、測量橫截面尺寸、送樣、引伸計(jì)夾持、拉伸試驗(yàn)、引伸計(jì)松開、回收試樣等。文章主要從現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢兩方面出發(fā)，對全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)這一新型設(shè)備進(jìn)行客觀全面的分析與闡釋。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)控制；拉力試驗(yàn)機(jī)；發(fā)展趨勢

拉力試驗(yàn)機(jī)是一種常用的力學(xué)檢測儀器，是保證材料拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、剝離等試驗(yàn)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)檢測設(shè)備[1]。現(xiàn)階段我國的科學(xué)技術(shù)水平飛速發(fā)展，各種前沿材料在使用前均需用拉力試驗(yàn)機(jī)測試其強(qiáng)度與剛度，保證材料在彈性形變與塑性形變中的機(jī)械承載力能夠滿足復(fù)雜化的工程使用需要。目前，世界乃中國至正在經(jīng)歷著自動(dòng)化向智能化的蛻變，試驗(yàn)機(jī)行業(yè)也不例外。為此，有必要解析全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)特有的進(jìn)展現(xiàn)狀，解析發(fā)展趨勢。

1 全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理

電子萬能試驗(yàn)機(jī)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、測力機(jī)構(gòu)、傳感器及工作臺(tái)組成[2]。全自動(dòng)拉力試驗(yàn)系統(tǒng)，是以電子萬能試驗(yàn)機(jī)為基礎(chǔ)，與之配套的全自動(dòng)引伸計(jì)、液壓平推對夾夾具、橫截面測量裝置等，再配上試樣架、機(jī)械手、回收裝置、清潔裝置等輔助設(shè)施。

整個(gè)試驗(yàn)的流程如下：取樣→測試樣長度→校正→測橫截面尺寸→裝夾試樣→引伸計(jì)夾緊→試驗(yàn)→引伸計(jì)松開→裝卸和回收斷樣→開始下一試驗(yàn)。

試驗(yàn)過程中，試樣的轉(zhuǎn)移由機(jī)械手完成，試驗(yàn)的全部過程在控制系統(tǒng)的指揮下自動(dòng)進(jìn)行，不需人工操作。

2 全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)勢及其推廣應(yīng)用情況

2.1 全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的強(qiáng)大優(yōu)勢

全自動(dòng)特性的拉力試驗(yàn)機(jī)，擺脫了枯燥及繁瑣的平日勞動(dòng)，提高試驗(yàn)成效。它凸顯了最優(yōu)的效率，對于普通拉力機(jī)很難去進(jìn)行的試驗(yàn)，也可順利進(jìn)行。例如：在高溫狀態(tài)下、偏大負(fù)荷之下，測驗(yàn)得來的數(shù)值都很精準(zhǔn)。全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)者對整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程的控制，與傳統(tǒng)的、人工機(jī)電控制的拉力試驗(yàn)機(jī)相比具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。

全自動(dòng)架構(gòu)下的測驗(yàn)體系，符合設(shè)定指標(biāo)，測試偏重嚴(yán)格。最近幾年，全自動(dòng)情形下的測試凸顯了遞增的傾向，Zwick特有的測試體系符合了這一水準(zhǔn)。從現(xiàn)狀看，Zwick創(chuàng)設(shè)了模塊化框架內(nèi)的測試體系，滿足重復(fù)測試。MTS特有的體系，下屬子公司涵蓋了美斯特工業(yè)體系。它創(chuàng)設(shè)了精度層級(jí)更高的新穎力學(xué)測試，可識(shí)別出裝置的力學(xué)特性。LZW-600特有的全自動(dòng)裝置，含有18個(gè)配套的分支體系。這類自動(dòng)裝置，含有層架轉(zhuǎn)臺(tái)、自動(dòng)平推夾持、測量必備的引伸儀、自動(dòng)分揀斷樣、后續(xù)自動(dòng)卸樣。這類新式裝置，是華龍及寶鋼協(xié)同開發(fā)出來的試驗(yàn)機(jī)。它采納了聯(lián)控，含有電液伺服。

2.2 全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的廣泛應(yīng)用

全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)操作簡便、功能強(qiáng)大，與傳統(tǒng)的人工機(jī)電控制的拉力試驗(yàn)機(jī)相比具有更空闊的應(yīng)用前景。微機(jī)控制電子拉力試驗(yàn)機(jī)主要用于金屬、非金屬材料的拉伸力學(xué)性能的測試和分析研究，可根據(jù)GB、ISO、JIS、ASTM、DIN及用戶提供的多種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，是科研院所、大專院校、工礦企業(yè)、技術(shù)監(jiān)督、商檢仲裁等部門的理想測試設(shè)備[3]。例如，當(dāng)前我國的鋼鐵行業(yè)普遍使用全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)來測試工程機(jī)械金屬材料的拉伸強(qiáng)度。

3 全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

從現(xiàn)有狀態(tài)看，國外已經(jīng)形成成熟的產(chǎn)品體系，如德國zwick公司，形成針對不同材料、不同負(fù)荷、不同的產(chǎn)量需求的系列化產(chǎn)品：roboTest A、roboTest C、roboTest L Metal、roboTest L Plastic、roboTes

t L Rubber、roboTest P Metal、roboTest R Metal、roboTest R Plastic。而國內(nèi)這類廠家進(jìn)展還是屬于起步階段的。當(dāng)前，全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的市場需求仍處于逐年增長的勢態(tài)中，這就要求我國的試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)把握歷史機(jī)遇，全面提高自身的自主創(chuàng)新能力與市場拓展能力。國內(nèi)廠家人力投入不足，認(rèn)識(shí)不夠。試驗(yàn)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)遇有創(chuàng)新瓶頸。

唯有最大程度地提高產(chǎn)品設(shè)備的質(zhì)量與性能，才能積極打造國產(chǎn)全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)品牌。將試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)的發(fā)展瓶頸視作行業(yè)變革的突破口，通過高端設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用拉動(dòng)整個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展。

4 全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展前景與趨勢

現(xiàn)有進(jìn)展趨勢，包含智能化、人性化、國際化及更高的可靠性。整合多重功能，如以拉力試驗(yàn)為主的，包括尺寸測量、硬度測量、表面粗糙度測量和表面鍍層測量。人性化的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造最適宜的試驗(yàn)環(huán)境，從初始的試驗(yàn)準(zhǔn)備至后續(xù)的試驗(yàn)結(jié)束，以及設(shè)備修護(hù)診斷，都凸顯了以人為本的思想。

全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)，選用微機(jī)控制、自動(dòng)送樣、自動(dòng)測量技術(shù)，提升了數(shù)值處理的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。依照用戶需要，創(chuàng)設(shè)了最優(yōu)的友好界面。在試驗(yàn)窗口中，顯示出明晰的加載力、加載耗費(fèi)的時(shí)段、現(xiàn)有加載狀態(tài)、加載曲線及速率，以及設(shè)備狀態(tài)。

企業(yè)管理者須打破思維定勢，積極采用研究所與企業(yè)聯(lián)合研制方式，突破進(jìn)展阻礙。研究所擬定了新穎的產(chǎn)品方案，企業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用。這種新式做法，不僅能在最大限度上保證產(chǎn)品得到充分的利用，更有利于研發(fā)者不斷尋找產(chǎn)品的弊端與問題，以創(chuàng)造性的思維提出改良設(shè)備的最佳方案。這種合作的方式不僅有效節(jié)省了企業(yè)的人力財(cái)力成本，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源的最優(yōu)配置，更為研究所創(chuàng)設(shè)的科研項(xiàng)目提供了必要條件。

5 結(jié)束語

隨著前沿材料在我國各行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，材料本身使用環(huán)境的限制對拉力試驗(yàn)機(jī)的實(shí)驗(yàn)條件提出了愈加苛刻的要求。這一矛盾不斷刺激試驗(yàn)機(jī)行業(yè)與時(shí)俱進(jìn)，以先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和尖端的制造技術(shù)不斷完善拉力試驗(yàn)機(jī)的質(zhì)量與功能。全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)能夠幫助試驗(yàn)者在最大限度上掌控被試驗(yàn)材料的加載速度與試驗(yàn)的整體進(jìn)程，為其提供精準(zhǔn)的、多樣化的試驗(yàn)輸出結(jié)果。因而在材料開發(fā)、質(zhì)量控制、物性實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域有著無可取代的重要作用[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]陳月婷.全自動(dòng)計(jì)算機(jī)控制電子拉力試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)研究[A].第七屆21世紀(jì)試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)研討會(huì)論文集[C].2013：66-68.

[2]德瑞克凝聚最新工業(yè)技術(shù)的電子拉力試驗(yàn)機(jī)研制成功等[J].工程塑料應(yīng)用，2013（8）：65-65.

[3]陳中謀.電子式拉力試驗(yàn)機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2010.

[4]費(fèi)亞琴.電子拉力試驗(yàn)機(jī)嵌入式測控系統(tǒng)研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2011.

作者簡介：王軼云（1979，2-），男，籍貫：云南省彌勒縣，單位：美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司深圳分公司，研究方向：全自動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)。