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微機控制伺服萬能試驗機的改造拉伸應用

來源：天氏庫力發布日期 2018-12-14 瀏覽：

拉伸實驗時材料力學性能測試中的重要實驗。傳統的拉伸實驗采用的設備都是液壓萬能試驗機。隨著電測、電控技術在試驗機上的廣泛應用，市場上開發了微機控制伺服萬能試驗機。微機控制伺服萬能試驗機仍然采用液壓油作為動力源，與老式液壓萬能試驗機不同之處是采用液壓加荷與微機系統相結合的技術，利用計算機對試驗進行數據采集、數據處理及圖形顯示，從而使試驗機功能更完善，操作更便捷，數據更準確。另外，由于GB/T228.1-2010拉伸試驗檢測標準的實施，對于試驗速率的要求更加嚴格，傳統的度盤試驗機已不能適應新標準速率的要求。

傳統的度盤試驗機存在以下不足：

1）測力精度和靈敏度低；

2）量程更換必需更換配重砣；

3）度盤指針視值，讀數可靠性和準確性差；

4）試驗數據要人工計算，增加了操作熱源的工作量；

5）實驗過程無法實時記錄和回現，不能完全記錄試件的試驗過程；

6）多項試驗數據和項目在老式試驗機上無法完成測試；

7）試驗數據無法存儲；

8）人工對試驗機無法加載速度的準確控制；不能適應GB/T.1-2010標準對速率的控制。

為了適應拉伸檢測標準的要求，現將度盤液壓萬能試驗機改為為微機控制伺服萬能試驗機，改造后的微機控制伺服萬能試驗機將逐步取代傳統的讀盤液壓萬能試驗機在拉伸試驗中的應用。

1、工作原理

1）主要結構

微機控制伺服萬能試驗機結構可分為兩部分：加荷系統和測量系統。加荷系統通過油缸活塞把力傳遞給固定在試驗臺下面的負荷傳感器，由負荷傳感器把力信號轉換成電信號傳給測量系統。通過測量系統對數據進行處理、分析，從而得出試驗結果。

2）加荷系統包括主機和液壓源

主機主要由機座、試驗臺、上橫梁、下橫梁、夾持部分、絲杠、光杠等組成，是實驗的執行結構。上下橫梁之間形成拉伸空間，可以實現試件拉伸變形；下橫梁和試驗臺形成壓縮空間，可實現試樣壓縮、彎曲、剪切等變形。因此，這種試驗機又被稱為雙空間萬能試驗機。

3、測量系統

該模塊由工控機和計算機組成，它主要完成數據的采集和處理。計算機通過串行口與工控機，通過實驗軟件對工控機采集到的數據進行處理，如傳感器示值顯示、試驗曲線顯示、試驗結果處理及試驗報告打印等。

2、試驗機在拉伸試驗中的應用

1）檢測范圍

微機控制伺服萬能試驗機是先進的材料試驗機，利用它在拉伸試驗中測試金屬材料的力學性能，可以測試的性能指標有：上屈服強度、屈服強度、最大力、抗拉強度、彈性模量、斷后伸長率等。其中彈性模量需通過安裝電子引伸計測得。

2）可以實現速率控制功能

在彈性變形階段，金屬的變形量很小而拉伸載荷迅速增大。速度太快會導致整個彈性段很快就被沖過去。所以在彈性段，一般都選擇采用應力速率控制或者應變速率控制。塑性較好的材料試樣過了彈性段后，載荷增加不大，而變形增加快，為了防止拉伸速度過快，一般采用應變控制或者橫梁位移控制。所以在GB228.1-2010里面建議方法A：對于連續屈服材料，應采用0.00025S-1±20%的應變速率，對不連續屈服的材料采用平行長度部分估計的應變速率0.00025S-1±20%的應變速率進行控制；對于方法B：在彈性范圍和直至上屈服強度，試驗機夾頭的分離速率應盡可能保持恒定并在規定的應力速率的范圍內（材料彈性模量E/(N/m㎡）<150000，應力速率控制范圍為2-20(N/m㎡.s-1）、材料彈性模量E/(N/m㎡）≥150000，應力速率控制范圍為6-60(N/m㎡.s-1）。若僅測定下屈服強度，在試樣平行長度的屈服期間應變速率應為0.00025/s-0.0025/s之間。平行長度內的應變速率應盡可能保持恒定。

3、操作要點

1）關于夾塊的選用：圓試樣選擇V型夾塊，扁試樣選擇平夾塊。當試樣尺寸在夾塊的臨界尺寸時，盡量選用尺寸較小的一種。

2）關于開機順序：當試驗軟件完全啟動，進入聯機狀態后，機器才能運行。所以試機前，測量系統須先啟動，開機順序為：顯示器》打印機》計算機》工控機》啟動試驗軟件》液壓源。

3）關于試樣的裝卡：裝夾塊時，油泵電機切勿啟動，讓設備處于斷電狀態。試樣夾緊，圓試樣夾在V型夾塊的中間，扁試樣須垂直于夾塊，不能傾斜。夾持部分要足夠長，最少要為夾塊長度的3/4。上下夾頭夾緊時，嚴謹升降橫梁。

4）關于力值清零：在軟件主界面上有傳感器欄，用來顯示采樣的數據，能顯示4種傳感器的值，即試驗力、拉伸、引伸計、峰值力。一般在夾緊試件、裝夾引伸計之后，要將各傳感器清零才能開始運行試驗。但是力傳感器的清零比較特殊，先是將拉伸夾具上夾頭夾緊，然后調整下橫梁到適當的位置，把力值清零，再夾緊下夾頭。

5）關于開關的轉換：液壓源面板上的轉換開關用來控制油路的轉換。試驗開始運行時將開關打到“加荷”檔，試驗結束后，必須先取下試樣，再把開關轉換到“快退”檔，使活塞退回到底。如果先把活塞下降會使斷裂的試樣相互抵住，破壞夾頭。

4、結論

微機控制伺服萬能試驗機無論從功能和操作上在拉伸試驗中的應用都優于度盤試驗機，更能適應新拉伸試驗檢測方法標準的要求。