萬能材料試驗機的同軸度檢測方法分析

王鐿淮，劉 群

（通化市計量檢定測試所，吉林 通化 134000）

萬能材料試驗機在進行力學(xué)性能試驗的過程中，受到一些影響因素的影響，比如加工、設(shè)計及使用等，導(dǎo)致同軸度出現(xiàn)不同程度的誤差，使金屬材料在進行拉伸實驗過程中，引入附加彎距，以此使實驗結(jié)果正確性產(chǎn)生較大影響。為此，檢測規(guī)程對萬能材料試驗機同軸度進行了技術(shù)要求，并且在此基礎(chǔ)上使檢測方法實施有效規(guī)范，其中在對同軸度進行檢測規(guī)定的過程中主要有以下兩個方法，幾何測量法與引伸計測量法，但是由于兩種方法的檢測結(jié)果需要分別制定，在此過程中存在一定差異性，致使同臺萬能材料試驗機在采用兩種方法檢測的過程中存在不同結(jié)論，使檢定工作嚴(yán)謹(jǐn)性較低。所以，應(yīng)對同軸度檢測方法與判定標(biāo)準(zhǔn)實施有效修改，從而對萬能材料試驗機的檢定工作進行有效的完善。

1 試驗機同軸度概述

試驗機同軸度主要是指試驗機試樣夾持裝置在不同位置施加力的過程中，試驗機加力軸線與上下夾頭中心線之間同軸的程度。因萬能材料試驗機試樣夾持裝置在加工與設(shè)計的過程中存在同軸度誤差，導(dǎo)致檢測材料力學(xué)性能承受拉力產(chǎn)生附加力，這對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性造成不同程度的影響，為了降低實驗結(jié)果，提高實驗結(jié)果準(zhǔn)確性，通過檢定規(guī)程對同軸度提出技術(shù)要求，以此降低同軸度誤差，這對同軸度檢測結(jié)果準(zhǔn)確性具有較大促進作用，可大大降低同軸度誤差。

2 試驗機同軸度技術(shù)要求

在對一級萬能材料試驗機同軸度首次測定的過程中，應(yīng)當(dāng)對其進行有效的檢測，在后續(xù)鑒定期間不再對同軸度實時檢測，對于0.5級試驗機的同軸度，在每次檢定的過程中，均需要對同軸度實時檢測。此外，萬能材料試驗機試樣夾持裝置在不同位置中，夾頭、同軸度需要滿足以下要求：①若試驗機最大力值小于30KN，不能超過2mm/500mm；②若試驗機最大力值高于30KN需要符合表1中內(nèi)容[1]。

表1 試驗機級別與同軸度最大允許誤差

3 與美標(biāo)同軸度測量方法對比

與美標(biāo)同軸度測量方法對比，美標(biāo)ASTM E1012-14《Standard Practice for Verification of Testing Frame Specimen Alignment Under Tensile and Compressive Axial Force Application》中對試驗機同軸度參數(shù)進行了統(tǒng)一要求，并且對最大允許誤差與級別實施了有效的規(guī)定[2]。我國檢測方法與國標(biāo)同軸度應(yīng)變測量方法差異性相對較小，其中美標(biāo)同軸度測量方法，對檢測式樣做出了一定的規(guī)范性要求，應(yīng)當(dāng)在一定長度內(nèi)在不同界面中放置應(yīng)變片，在受力期間對不同截面的應(yīng)變實施有效測量，并對試驗及同軸度級別進行有效的評價，各個截面測得的應(yīng)變不同，則取最大值作為級別評價結(jié)果。此外，國標(biāo)同軸度檢測方法需要通過同軸度測量儀中的引伸計裝置，對檢測式樣在受力中間位置變形量進行有效的測量，以此作為試驗機的同軸度。由此可以看出，兩者測量方法均有一定差異性，但是測量目的均是提升萬能材料試驗機同軸度大小測量的準(zhǔn)確性。

4 試驗機同軸度的檢測方法

4.1 應(yīng)變測量法

應(yīng)變測量方法與即可檢測方法相比，更具有較高試驗條件。首先，測量原理在萬能材料試驗機夾持裝置中放入檢測式樣，并對檢測式樣增加一定力值，再使用同軸度自動檢測儀中的引伸計對檢測式樣出現(xiàn)的彈性獲得同軸度大小。

此外，還可以通過其他變形測量裝置對檢測式樣彈性進行測量，以此獲得同軸度度大小。其次，測量方法是：最大試驗力高于30KN，需要根據(jù)規(guī)程要求進行實驗，檢驗試樣的針對性選擇采用同軸度測試儀實施檢定，在進行檢定的過程中，把檢測檢驗試樣夾在夾頭中，同時將試驗機最大試驗力對檢測式樣進行施壓，在此過程中對同軸度測量儀零點實施有效的調(diào)整，施加試驗力至最大試驗力的4%。在此期間應(yīng)確保最大力不能使檢測式樣出現(xiàn)變形，測量試樣的兩側(cè)彈性，在相互垂直的方向上分別測量，一般情況下測量次數(shù)為三次。

4.2 幾何測量法

量程不大于30KN的萬能材料試驗機，使用應(yīng)變測量方法。對檢測實驗同軸度進行測量，就算采用鋁合金材料試樣也會出現(xiàn)一定的變形量，我國同軸度檢測裝置對此變形量很難進行檢測，要對于量程小于30KN的測試機采用幾何測量方法，對同軸度實時測量，其測量方法需要采用定心盤與重錘方式進行檢查，其中定心盤中心刻度為2mm。在檢查的過程中，把重錘在實驗集中懸掛，定心盤在試驗及下夾具中心處進行固定，將夾具移動，確保實驗空間一般情況下應(yīng)大于500mm，若實驗空間小于500mm，需要將其移至極限空間位置，再對懸掛進行有效的調(diào)節(jié)，并在此基礎(chǔ)上使垂肩與定心盤面進行最大限度的接近，同時對錘尖進行檢查，是否落在規(guī)定直徑圓中。

此外，在使用幾何量檢測方法的過程中，具有一定的局限性，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：①在應(yīng)用的過程中，只考慮了測量點中的截面圓心，比如重錘方法，在一定程度上沒有對夾頭軸線垂直度產(chǎn)生的影響進行重視；②在現(xiàn)實測量的過程中，操作過程有較大難度，比如在使用百分表法期間操作難度大，為了使標(biāo)距在一定的范圍之內(nèi)的同軸度，一般情況下在500mm，應(yīng)進行直角尺的配備，在此過程中也可以使用其他工具，并且在此基礎(chǔ)上還需要對萬能材料試驗機中的工作臺的安放位置進行全面考慮，同時還應(yīng)考慮平面度條件[3]。以下為一種有效的參考方法：在測量之前，首先準(zhǔn)備6只百分表與磁性表座，同時還應(yīng)準(zhǔn)備相對長度的圓柱度的試棒與套管，其中需要確保套管有一定的剛度與內(nèi)徑，內(nèi)徑不能小于套管，把兩種物件夾在萬能材料試驗機中，在此過程中將橫梁進行有效的移動，在套管中放入試棒，在放置的過程中，應(yīng)放置套管中的適當(dāng)位置，再把百分表根據(jù)一定角度通過表座，在不同測量截面將試棒進行調(diào)零，再將試棒與套管卸下，同時等圓試樣進行拉伸，其中拉伸力度為1%，在實施同軸度測量。

5 結(jié)語

綜上所述，文章通過檢定規(guī)程分析了國際國標(biāo)同軸度檢測的原理與方法，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)試驗機量程對不同材質(zhì)進行選擇，根據(jù)相應(yīng)同軸度檢測方法得到同軸度大小，并在此基礎(chǔ)上對此進行確認(rèn)，只有這樣才能使萬能材料試驗機產(chǎn)品加工工藝得到有效完善，以此使同軸度誤差降低，確保萬能材料試驗機檢測結(jié)果更具有準(zhǔn)確性與可靠性。