試驗機檢定和檢測過程中易被忽視的問題

【摘要】 本文通過闡述試驗機檢定過程中容易被忽略的檢測條件和方法，尤其是配套工裝的結構和形式，幾種典型的工裝的形式和各自的優缺點，分析了其中的原因從而提高試驗機在檢測中的準確度。

【關鍵詞】 試驗機檢測方法;配套工裝;典型工裝

Abstract： In this paper， the testing conditions and methods which are easy to be ignored in the testing process of the testing machine， especially the structure and form of the matching tool， are described， several typical forms of tooling and their advantages and disadvantages are analyzed to improve the accuracy of testing machine.

Key words： testing machine testing method;matching tooling;typical tooling

隨著國民經濟的不斷發展，航天航空、汽車、鋼鐵、紡織、食品包裝等輕工部門也茁壯發展，各類試驗機被廣泛應用，例如對防火門壓板強度檢測試驗、紙箱抗壓強度的檢測、各大鋼廠的鋼鐵材料性能試驗等，而檢定對試驗機準確度要求較高，當今試驗機的基本技術指標如準確度等級（最高0.5級）、閉環反饋伺服控制、功能依據客戶要求設定、結構框架等技術已很成熟，而影響其準確度等級的因素往往出現在其檢測方法和配套工裝上，例如試驗加持過程中的力是否需要清零，在檢測過程中是否按規程要求預壓或者預拉三次，工裝的設計和形式是否合理等，這些關鍵的問題在檢測過程中往往被忽視，從而容易導致檢定或者檢測產品數據的不準確

1 檢測方法的帶來的影響

1.1 試驗加持過程中的力是否需要清零

操作者或者計量檢定部門人員在用拉力試驗機做普通拉伸試驗或者計量檢定時，基本的操作如下，當使用上下夾頭類型的工裝，上下夾頭在夾緊產品試樣或者標準測力儀時，這個過程都會產生一個附加力，根據產品、標準測力儀的結構和夾持方式的不同，這個力大小不一致，很多操作者和計量檢定人員對于夾持這一過程中產生的附加力是否要清零這點不大清楚，一部分認為應該清零，一部分人認為不應該清零，還有一部分人認為清不清零都可以，產生的力不影響最終的測量結果，不管是清零還是不清零也大部分無法解釋這么做的原因。

分析結果如下：拉力試驗機在做試驗或者檢定前的清零其實對最終的檢測結果有很大影響，因為這個力是恒定的，屬于系統誤差，對大力值影響較小，但是對小力值來說，這個恒定的系統誤差會使檢測數據變得不是線性，從而極易造成檢測結果或者檢定結果超差。

很多試驗機廠家在給客戶培訓的時候為了省事，會直接讓客戶夾持完產品后對所有數據清零后開始測試，其實這是錯誤的，正確的做法應該是先將試樣一端先夾持在有傳感器的夾頭上，試驗機力清零，然后夾持傳感器另一端。兩端夾持好后不再清零，直接開始試驗。

具體原因如下：檢測產品或者力傳感器一端的夾具先進行夾持，這時候產品或者力傳感器并沒有受到任何外力作用，所以產品未受力、力傳感器顯示儀表顯示為零，當對產品或者傳感器另一端進行夾持時，這時整個產品或者力傳感器處在兩個夾具之間的部分已經受力，或者說在夾持的過程中已經讓夾具對產品或力傳感器產生了軸向的初始力，所以此時拉力試驗機就不能再清零了，如果清零就相當于消除了這個初始力，那么對整個實驗或者檢定的結果的結果會產生影響

1.2 在檢測過程中是否按規程要求預壓或者預拉三次

有很多計量檢定部門人員在檢定試驗機過程中認為力傳感器在使用時只要預熱就可以了，無需進行預壓或者預拉的操作。其實這么做是不對的。具體原因如下：

1）不符合JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機》[1]和JJG 475-2008《電子式萬能試驗機》[2]的要求，規程明確要求在檢定前進行預壓或者預拉三次。

2）應變式測力儀是由力傳感器、線路和指示器三部分組成。從力傳感器方面來考慮需要預壓或者預拉三次，主要是因為應變式力傳感器的彈性體是柱形的，預壓或者預拉三次，可以有效的消除其彈性滯后。

3）通過檢定回零誤差，可以發現零點在預壓三遍前后是有變化的，這一變化對小量程的力傳感器影響巨大。

檢定拉力、壓力試驗機進行預壓或者預拉三次是有必要的。

2 工裝的設計和形式是否合理

2.1 典型的工裝形式

1）剛性工裝

如圖1（a）工裝頂端與試驗機的力傳感器由螺紋連接，工裝由一平板和圓柱鋼螺紋連接組成。檢定時，試驗機與標準測力儀通過工裝對接，由于橫梁移動移動速度要低于2 mm/min，因此工裝在檢定過程中的變形忽略不計，力傳感器與標準測力儀變形量趨于一致，實現力的加載。

2）彈簧連接的工裝

如圖1（b）工裝頂端與試驗機力傳感器由螺紋連接，工裝由兩標準平板（兩平板之間有一個標準鋼球）通過彈簧與螺釘螺紋鏈接組成。檢定時，橫梁緩慢向下移動，下平板與被測物不動，上平板緩慢壓到鋼球之上，鋼球接觸上平板后，工裝形成一剛性連接，使力傳感器與標準測力儀變形量保持一致，實現力的加載。

3）球轉接頭的剛性工裝

如圖1（c）工裝頂端與試驗機力傳感器螺紋連接。抗壓夾具由圓柱鋼、球頭、螺套、平板組成。圓柱鋼下端有一球頭，通過球頭與下平板螺套連接，且球頭與螺套之間間隙非常小，當橫梁緩慢向下移動時，下平板與試件接觸，通過球頭傳遞力值，使力傳感器與標準測力儀變形量保持一致。

2.2 三種工裝的優點和缺點

1）剛性工裝

優點：基本不發生變形，可以通過橫梁的慢速移動使力傳感器和標準測力儀的變形量保持一致。

缺點：a.由于某些原因傳感器或者工裝發生變形時，當檢測產品時，橫梁移動過程中力傳感器和標準測力儀同軸度產生偏差，導致了側向力，影響檢測結果;b.用戶使用工裝時，有可能遇到如非平面產品，由于抗壓強度和試驗力和作用面積有關，由于工裝的不可變形性，導致測量面積變小，從而就會造成實際測量的抗壓強度的變高。

2）彈簧連接的工裝

優點：可以自動調節水平，保證檢測過程中的產品的受力狀態不變。

缺點：由于使用不恰當或者裝卸次數過頻，致使連接彈簧的長度不一致，導致彈簧對平板的作用力不一致，使上平板產生微小變形，從而影響了試驗機和被測產品的作用線不同軸，產生了側向力。

3）球轉接頭的工裝

這類工裝在實際使用中，更為廣泛，可以很好地自動調整上平板和被測產品在同一水平面上，通過球頭可以保證平板與被測產品保持水平，保證了作用面積與試驗力的準確性，但是使用時間過長會球頭和螺套會發生磨損，從而導致間隙過大，影響測量的精確度。

3 小結

本文通過提出試驗機的檢定和檢測過程中易被忽視的幾個重要問題，剖析了問題發生的原因，對實際的檢定和檢測工作具有一定的指導意義。

【參考文獻】

[1] 拉力、壓力萬能試驗機檢定規程：JJG 139-2014[S].

[2] 電子式萬能試驗機檢定規程：JJG 475-2008[S].

【作者簡介】李修竹（1976-），男，工程師，本科，研究方向為計量管理與計量檢測。