解讀檢定材料試驗機的主要步驟及注意事項

薛金+郭貴勇

【摘 要】本文主要以JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》檢定規程為依據，講述了檢定1級或0.5級材料試驗機的主要步驟、檢定技巧以及在檢定過程中須了解的注意事項，對檢定材料試驗機的初學者有一定的幫助。

【關鍵詞】檢定規程；材料試驗機；檢定技巧

中圖分類號： TH87 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）35-0070-002

Interpretation of test materials testing machine main steps and precautions

XUE Jin-gui GUI Yong

（Fujian Institute of Metrology， Fuzhou 350003， China）

【Abstract】In this paper， JJG 139-2014 “Rally， Pressure and Universal Testing Machine” test procedures as the basis， described the main steps for testing Level1 or0.5 material testing machine， testing skills and in the verification process must be aware of precautions ， The test material testing machine for beginners have some help.

【Key words】Verification procedure； Material testing machine； Testing technique

0 引言

拉力、壓力和萬能試驗機統稱為材料試驗機，是以機械或液壓方式施加力值，主要由加力系統、測量系統、安全保護裝置等組成，測量材料力學性能參數的試驗機，適用于金屬、非金屬材料及構件的拉伸、壓縮力學性能試驗，借助附件，也可用于抗折、彎曲、剪切和剝離試驗等[1]。材料試驗機分為0.5級、1級和2級三個級別，本文以常見的1級與0.5級試驗機為例闡述其主要步驟及注意事項。

1 檢定1級與0.5級試驗機的步驟技巧

1.1 共同項目

在檢定前先要看清銘牌，明確量程多大，精度等級是1級還是0.5級，是否有CMC標志等等，根據量程和等級來選擇我們所要用的標準測力儀，對于1級精度的材料試驗機，我們要采用優于0.3級的標準測力儀（對于檢0.5級的試驗機通常采用0.1級標準測力儀），檢之前需要清楚主要需要做那幾項指標，以及每個指標的允差范圍，主要指標有這六個：試驗力保持（首次檢定要求）、相對分辨力（首次檢定要求）、零點漂移（后續檢定要求）、零點相對誤差（首次檢定要求）、示值相對誤差（后續檢定要求）和示值重復性相對誤差（后續檢定要求）。先觀察試驗機的相對分辨力和零點漂移是否能滿足要求再進入下一步檢定，相對分辨力就是試驗機力指示裝置的分辨力除以力的測量范圍的下限值，1級試驗機其相對分辨力必須小于等于0.5%（0.5級試驗機小于等于0.25%，），接著再看零點漂移，在試驗機預熱30min之后，看力值的零點在15min 內的變化量，由漂移的最大值減去最小值再除以力的測量范圍下限值（零點漂移有正負號，代表漂移的方向），1級試驗機的零點漂移不允許超出±1%范圍（0.5級的是±0.5%）。在這兩項指標都達到要求下，開始對試驗機其他指標進行檢定，對于試驗機的測量范圍選擇，通常壓力機一類按其最大試驗機的10%做為下限（對于多檔位的按照每個檔位均勻取5個點，將最小檔位的20%點做為下限，對于單量程數顯式萬能材料試驗機通常按其最大試驗力的4%做為下限）。

選好檢定點后，接下來對試驗機進行預壓，在放置標準測力儀之前，先檢查試驗機的立柱上螺母是否松動，如果松動必須先擰緊螺母后再預壓（對于上置式油缸的萬能機，如果立柱上的螺母松動，應該將油缸升高些，然后在下夾具上方放幾個混凝土試塊或者木頭，再將油缸落下壓在試塊或者木頭上，目的是為了使螺母不再受油缸的自重力，這樣用管鉗旋轉螺母會比較輕松，需要旋緊立柱上下兩端的螺母），另外還需檢查工作臺上下臺面是否平直，上下臺面中心是否有孔，如果孔的面積超過標準測力儀接觸面積的一半那需要找鐵塊將孔堵上才能放置標準測力儀（注意鐵塊不能用鑄鐵的墊塊，需要用有熱處理過的鐵塊，有些試驗機空間太大而油缸行程不夠需要用到墊塊時，也必須用熱處理過的鐵塊），對于檢定機械式度盤試驗機或者由機械度盤式試驗機改造成數顯的試驗機（只針對加裝的傳感器是安裝在測力活塞正下方的類型）之前，都必須要檢查拉桿是否對準刀口，有沒有脫落，以及測力活塞的頂針是否對準下面的凹槽中心，接著檢查帶動測力油缸的皮帶是否存在（如果改造度盤式萬能試驗機采用油路上加裝油壓傳感器那就可以不考慮這個皮帶，但是刀口和頂針是必須要落槽的，除非測力活塞系統被完全切除），如果皮帶不在那必須補上否則會影響示值的線性和重復性。

檢查完了之后建議先抬起油缸再放標準測力儀（不先放標準測力儀再抬油缸是為了避免誤操作時將上壓板通過絲杠升降壓在標準測力儀上而導致標準測力儀取不出來，在檢中橫梁可移動的萬能機時，如果未抬起油缸出現誤操作將標準測力儀卡住無法取出時，這時可用兩個千斤頂同時對稱頂起中橫梁，因為橫梁與絲杠之間有一定的螺紋間隙，所以可用千斤頂將標準測力儀與中橫梁脫開），放好標準測力儀后需要前后左右對中對好，正常情況放置標準測力儀的上下承壓板都是平面的，不帶球頭，如果球頭實在不能拿掉，那標準測力儀的對中要求更高，否則在加載時會出現標準測力儀球頭被壓偏而飛出去的現象，所以標準測力儀對中一定要保證好，即使標準測力儀受力之后也得要檢查其球頭是否壓偏掉。對于工作臺是放置在軌道上的試驗機（類似壓剪機，以及老式超大空間的200T壓力機），抬油缸時必須使工作臺脫離軌道后才能加載壓力，如果沒有完全脫離軌道就直接加載力值的話，最終會把試驗機的軌道壓變形掉。放好標準測力儀后進行預壓，加載至滿量程，重復三遍，預壓同時檢查試驗力的保持能力，當加載到最大試驗力的80%～100%范圍內，待示值穩定時，保持進油閥開口不變，目測30s內試驗力指示的變化，不應超過最大試驗力的0.2%。接下來就是進行每個點示值誤差和示值重復性相對誤差檢定，若是單檔位的試驗機，其檢定點應從力的測量下限到最大試驗力取8至10個點，若是多檔位的試驗機，其檢定點按照每個檔位選取5個點，二者都要以遞增力方式進行三組測量，每組測量前應調整零點，1級試驗機的示值誤差和示值重復性相對誤差范圍應在±1%和1%之內（0.5級的試驗機則是±0.5%和0.5%）。最后測量完了檢查零點相對誤差，零點讀數應在最后一組測量完力卸除30s后讀取，讀取的零點除以力的測量范圍上限（JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》規程里面公式有誤，不是力的測量范圍下限而是上限），應不超出±0.1%范圍（0.5級的是±0.05%）。endprint

1.2 特殊項目

JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》規程規定檢定0.5級的萬能試驗機后續檢定中需檢測試驗機的同軸度，檢測同軸度時根據照試驗機的量程來選擇不同的標準設備，對于量程不大于30kN的試驗機使用重錘和配套的定心盤來檢查，低于30kN的0.5級試驗機之所以不采用同軸度測量儀來檢測，主要是因為測量時所用的校驗棒在受到最大試驗力的4%時所產生的變形量非常小，目前國內的同軸度測量儀基本測不準這么小的變形量，所以小量程的0.5級試驗機都是采用傳統的重錘和定心盤來檢測其同軸度，定心盤中心刻有Φ2mm的圓，測量前先將活動夾具移動至上下兩夾具間距不小于500mm的位置（如果不能滿足超過500mm位置，則需移至極限位置），然后將錐形重錘懸掛在上夾具中心處，定心盤固定在下夾具中心，然后調節懸掛線長度，使錐尖盡量接近定心盤面，檢查錐尖是否落在Φ2mm圓內[2]。對于大于30kN的試驗機需要用同軸度測量儀來檢查試驗機的同軸度，檢測同軸度時，先將檢驗試樣即校驗棒夾持在上下兩端夾具上，先加載一定力（約試驗機量程的1%）后將同軸度測量儀調零，再施加試驗力至最大試驗力的4%，然后通過變形測量裝置測量試樣的彈性變形來測出試驗機的同軸度，其允許誤差是10%（自動調心夾頭）或者15%（非自動調心夾頭），如果是1級試驗機首次檢定需要檢同軸度，其允差是12%和20%。目前市場上使用較多的國標和美標的同軸度測量儀，二者主要區別是：檢測時，將校驗棒夾持在上下夾具后，國標的同軸度測量儀是通過在校驗棒中心位置裝夾上兩根相互垂直的引伸計來測量校驗棒的變形量，從而求出其同軸度；而美標的同軸度測量儀則是通過校驗棒的內部上、中、下端分別安裝4個應變片，通過應變片來測得上、中、下端校驗棒的變形量，取中端的變形量來求得同軸度。

2 總結

本文依據JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》檢定規范闡述了檢定1級或0.5級試驗機的主要檢定步驟及在檢定過程中所需注意的事項與技巧技能。除了上文提到的注意事項，在檢定過程還會遇見油泵無法供油，電機反向，限位卡住無法啟動油泵等問題，本文起個拋磚引玉作用，有待其他同仁分享檢定材料試驗機的經驗技巧。

【參考文獻】

[1]國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG 139-2014拉力、壓力和萬能試驗機[S].

[2]薛金.淺析萬能材料試驗機的同軸度檢測方法[J].科技創新與應用，2016，33.endprint