萬能材料試驗機示值誤差與常見故障調整

李艷軍

（山西省長治市質量技術監督檢驗測試所，山西 長治 046000）

萬能材料試驗機用于金屬、非金屬等各種材料試樣的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗，廣泛應用于企業生產、建筑工程、路橋建設等等，成為一種不可缺少的重要測量設備。在長期頻繁的使用中，萬能材料試驗機產生示值誤差超差，影響了使用。以下介紹我們在日常檢定工作中遇到萬能材料試驗機示值超差時，誤差產生的原因及相應的消除方法。

一、萬能材料試驗機概述

作為一種獨立的產品，自動化材料試驗機最早出現于西歐。在對材料的機械性能進行測定時，液壓萬能材料試驗機是必備設備之一，其使用歷史已有上百年。實踐證明，這種設備能夠實現對金屬和非金屬進行各類試驗，如：拉伸試驗、壓縮試驗以及彎曲試驗等；能夠實現對材料強度和塑性指標的測定。科學技術的進步提高了機械設備的自動化水平，相應材料的機械性能試驗也朝著越來越精確的方向發展，其要求也越來越高，尤其是在試驗精度以及數據處理上的要求更加嚴格。一些新型的實驗設備應運而生，但是受價格等外界因素的影響，很多相關單位還不能及時的將其設備更換成這些新出現的實驗設備，一些規模較小的企業依然采用傳統的液壓萬能材料試驗機。盡管該試驗機技術較為落后，具有較為龐大的體積，但其優點也不容忽視。如：具有較為方便的操作，油壓系統的使用壽命較長。因此，很多這種試驗機的使用者希望能夠不更換設備，通過升級改造的方法進行設備的升級，使其適用于新環境中，滿足精度要求，從而節省成本。

二、萬能材料試驗機示值常見誤差分析

（一）引伸計檢定和使用過程中有應變誤差

電子萬能試驗機，在實際使用的過程中，不可避免的會存在著一些問題，測試結果出現偏差，是最為常見的問題之一。引伸計，是電子萬能試驗機中的重要組成部分，對電子萬能試驗機的實際使用效果具有較高的影響和作用。在進行金屬方面材料的強度測試工作時，當前普遍使用的都是電子引伸計測量試樣變形。引伸計，在實際進行測量的過程中，其自身的準確性，會在很大程度上影響到所測量對象的強度結果。試樣中的引伸變化情況，達到規定的變形標準時，再進行對應強度結果的計算。引伸計處于不夠良好的工作狀態，會對變形曲線和拉伸力的實際情況造成一定影響，這同時會對具體的測試結果的準確性造成影響。導致測試結果出現誤差，通常情況下都是由這幾個原因造成的：引伸計刀口的保護工作沒有做好，刀刃等結構方面受到磨損，在某些情況下影響到引伸計的標距，因而需要針對引伸計的刀口進行及時的檢查和維修工作，必要時進行更換；引伸計的初始安裝狀態不符合相關規定，達不到一定標準；式樣在進行夾緊工作時受到附加載荷的影響。

（二）加荷速度影響到校準的具體結果

通常情況下，應用電子萬能試驗機，進行測試的項目都是彎曲強度和模量、拉伸強度和拉伸模量等方面。電子萬能試驗機在進行測試工作的過程中，通常都是由計算機進行相應的數據采集工作的，試驗力的閉環控制工作，對于電子萬能試驗機的整體效果具有重要影響。電子萬能試驗機在實際使用的過程中，運行的速度較快，因而當驟然停止工作時，其自身的加荷速度將會影響到校準工作的實際結果，誤差情況在所難免。電子萬能試驗機自身設定的橫梁速度也較快，對于校準結果也會產生一定的不利影響。

三、萬能材料試驗機在定期檢定中存在的問題與原因分析

（一）檢定問題

在大量的實踐中，試驗機的檢定的測試中因為各個因素可以導致其檢測的誤差增加，進而影響其檢定的結論。其中問題多出在使用頻率較高或使用時間較長的設備中。在實際檢定中發現，試驗機在使用中量程范圍小時其誤差較小，而試驗量程增加接近最大時就會增加誤差而超過規范。在試驗檢定的時候規定，試驗機在外觀與安全性能上必須保證，并且在試驗機的工作臺上安裝標準測力計，調整試驗時儀器的指針歸零點和平衡砣，滿足規范后應進行3次預壓，直至試驗機的刻度盤獲得最大應力檢驗。然后連續對儀器進行3次測試，試驗載荷值，進行計算并獲得此試驗機的示值誤差、示值重復性誤差。但是在實際的檢定中采集到的首次試驗數據往往會超過此類型試驗機的規定誤差范圍，特別是每個刻度盤的最大量程會出現示值誤差。

（二）誤差出現的原因

針對問題，在檢定的過程中對出現問題的試驗機進行了分組測定與分析，通過最大量程點上事先進行測試，然后針對問題進行檢定，這樣就降低了誤差出現的幾率并提高了檢定的效率。總結前面的試驗機的結構與檢定過程，分析出現此類情況的原因有：操作因素，即在檢定的過程中因為具有經驗的實驗員會根據自己的經驗和理論計算，試驗力值接近最大量程的時候就會更換與之相應的刻度盤，即大一級的刻度盤或大一級的試驗儀器，所以測量的時候活塞、測力活塞的工作總是不能達到最大的量程點，時間一長設備就會出現特定位置的磨損，在經常使用的量程區域磨損大而大量程則磨損小，無形中影響了摩擦力的改變，因此，引起了大量程段的示值誤差；另外一點是因為量程范圍小，活塞不能達到最大量程段，使此位置的側壁出現了污染，或測力擺錘軸與測力活塞連桿之間出現凹槽污染，這樣就增加了摩擦力，因此，最大量程點的測力示值誤差顯示偏低。這就是造成檢定誤差的普遍因素。

四、結語

總而言之，在采用萬能試驗機進行材料的檢定時，因為不確定度的評定需要考慮眾多因素，并且計算以及分析過程非常復雜，這就要求檢定人員不斷的加強學習，并在實踐的過程中不斷積累經驗，以此提高自身的專業技能水平和素質水平。當然，文章對萬能試驗機示值誤差不確定度的分析可能還存在不足，希望相關研究人員予以批評與指正。