很多企業(yè)在對板材進行力學(xué)性能測試過程中，通常采用性能穩(wěn)定的試樣來作設(shè)備精度管理之用，也就是選定一批性能穩(wěn)定的試樣作為標準試樣，其值一般在較小的偏差范圍內(nèi)波動，通過對這些試樣的測試，如果所得結(jié)果嚴重偏離已知數(shù)值，那就可確定該設(shè)備的測量系統(tǒng)的精度狀態(tài)已不能滿足生產(chǎn)所需，拉力機有4～5個數(shù)值，通過比較這些值就能反映整臺拉力機的精度狀態(tài)是否理想，這4～5個值之中r值是很具代表性的一個值。（所謂的r值就是塑性應(yīng)變比）下文我們就來介紹一下如何通過r值的穩(wěn)定性來判斷拉力機的狀態(tài)。
拉力機工值的計算公式：
r=In[bo/b]/In[Lb/Lobo] (1)
式中，bo為初始寬度；b為拉伸后寬度；Lo為初始標距；L為拉伸后長度。
我們可以看到，這個值和長度引伸儀，寬度引伸儀，截面積測量臺幾個測量單位都有密不可分的關(guān)系，只要該數(shù)據(jù)在控制指標范圍之內(nèi)，那么對應(yīng)的測量系統(tǒng)總體是符合測試要求的。結(jié)合金屬拉力試驗機我們來分析一下各個測量系統(tǒng)如何對工值產(chǎn)生影響，及產(chǎn)生影響后如何調(diào)整。
一.橫截面測量儀對r值產(chǎn)生的影響及調(diào)整：
橫截面測量儀測量結(jié)果為試樣寬度和厚度，寬度是公式(1)中的寬度bo，厚度定義為ao，由于公式(1)是由公式r=In[bo/b]/In[ao/a]演化而來(依據(jù)體積不變的原理久即厚度變化可以由試樣的長度和寬度變化來體現(xiàn)，因此厚度的因素在此環(huán)節(jié)中可以忽略掉。接著來分析寬度，假設(shè)寬度測量有問題，在公式(1)中體現(xiàn)為bo出現(xiàn)異常，bo大于實際值，那工值偏大;反之則偏小。當然這是在其他因素相對穩(wěn)定的請況下，我們就可認為該設(shè)備橫截面測量儀精度出現(xiàn)問題，需要做必須的調(diào)整工作。以目前我們所使用的ZWICK橫截面測量儀為例，該測量儀主要是以兩對光柵作為測量部件，輔以自動驅(qū)動系統(tǒng)，如圖1所示。
橫截面測量儀測試分析
如上圖所示，寬度測量產(chǎn)生誤差的原因主要是1號光柵兩個不能保持在同一軸線方向，導(dǎo)致測量值產(chǎn)生誤差，因此保持兩個光柵在同一軸線上是調(diào)整的主要工作，此調(diào)整工作要借助于設(shè)備自身提供的標準測量塊，每次調(diào)整完都要進行相應(yīng)的標定工作，以保證該部件的精度。
二.長度引伸儀對州值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
a.測量過程中對r值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
長度引伸儀測量試樣在拉伸過程中的長度變形，一般以△L來表示，這個變形量加上初始標距，就是試樣拉伸后的長度，即L=△L+Lo，公式(1)中L值的準確與否也和r值的大小有直接關(guān)系，由此可見長度引伸儀也是影響r值的關(guān)鍵因素。由于工值是反映試樣延軸向拉伸到產(chǎn)生均勻塑性變形時，試樣標距內(nèi)寬度的真實應(yīng)變與厚度的真實應(yīng)變之比，試樣延軸向拉伸到17%時取值，如果△L測量上產(chǎn)生一定的偏差，也就等于誤取寬度變形的值，最終也就影響到r值，所以在確定其他元素正常的情況下，r值異常也能反映長度測量元器件狀態(tài)情況。同樣以ZW ICK拉力機長度引伸儀為例，其測量部件主要是長度光柵，然后通過杠桿原理取得長度測量值。測量原理如圖2所示，引伸計內(nèi)部是一杠桿原理組成的傳動機構(gòu)，試樣變形長度為光柵移動距離乘以一定比例常數(shù)所得，該比例常數(shù)為引伸計臂長在支點兩端之比。
如果△L測量產(chǎn)生異常，ZW ICK引伸計調(diào)整主要著眼于以下幾點：
(1)支點的靈活性。ZW ICK的支點采用滾珠軸承和引伸計臂連接，一般相對運動比較靈活，看他是否正常，可以在不夾持試樣的工作狀態(tài)下?lián)軇右煊嫳塾^察其運動是否靈活，進一步判斷軸承的狀態(tài)，如產(chǎn)生問題可更換該軸承。
(2)引伸計夾持試樣的松緊度。引伸計正常狀態(tài)應(yīng)該是跟隨試樣的變形而一起移動。保證引伸計隨動性主要通過一組彈簧來實現(xiàn)，如果彈簧彈性不足，那就會影響引伸計臂的夾持力，最終導(dǎo)致試樣和引伸計之間產(chǎn)生相對滑動，也就是通常所說的打滑，所得出的數(shù)據(jù)肯定要小于真實數(shù)據(jù)，造成測量誤差，因此保證試樣和引伸計之間的相對固定在△L測量過程中是十分關(guān)鍵的。
(3)光柵測量桿的潤滑度。光柵是靠光柵桿自重來實現(xiàn)位移測量，在試樣不斷伸長的過程中，光柵桿由于自重的原因也不斷伸長，相應(yīng)的位移數(shù)據(jù)也會隨之產(chǎn)生，如果光柵桿不夠潤滑的話，其自重不足以驅(qū)動該桿移動，因此△L測量就會發(fā)生偏差，保持光柵桿的潤滑也是十分重要的調(diào)整手段。
b. Lo設(shè)定過程中對r值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
進入21世紀后，各企業(yè)裝備的引伸計基本上都更換成自動形式，何謂自動引伸計呢，由于目前的試樣測試標準繁多，每種標準對初始標距要求不同，因此從工作效率方面要求單個引伸計要具備適應(yīng)多種標距測量的能力，因此這種能在不同標距間實現(xiàn)自動切換的引伸計就普及起來，這種引伸計也就是自動引伸計。由于其自動定位的緣故，也就存在著定位精度這個問題，定位精度對值有影響嗎，我們來分析一下公式(1)中初始標距定位精度也就是Lo的定位精度，計算公式中的Lo為系統(tǒng)設(shè)定數(shù)值直接參與計算，由于實際的Lo要依靠自動定位傳動系統(tǒng)定位獲得，和理想數(shù)值之間肯定存在精度誤差，而△L是基于理想Lo的變形百分比而獲取的，因此實際的伸長量L會產(chǎn)生誤差(L=Lo+△L)也就最終導(dǎo)致r值會產(chǎn)生誤差，我們一般對定位精度有0.5%的正負精度要求，從數(shù)據(jù)上分析在該精度控制范圍內(nèi)定位精度對工值影響較小。
如果Lo的精度超出這個范圍，假設(shè)其他因素穩(wěn)定的前提下，植會出現(xiàn)異常，因此調(diào)節(jié)Lo定位精度也是保證r值穩(wěn)定的一個重要手段。以我們自動引伸計Marco為例，該引伸計主要通過機械和電氣系統(tǒng)連調(diào)來保證Lo的定位精度。
引伸計通過電氣部分來驅(qū)動絲杠獲取預(yù)先設(shè)定的標距，其驅(qū)動過程中，電氣原因和機械原因都可能導(dǎo)致定位精度下降，從以往的維護經(jīng)驗來看，機械部分只要對傳動絲杠保持適當潤滑即可保證其可靠性，調(diào)節(jié)主要通過調(diào)節(jié)電氣部分來實現(xiàn)，Marco的絲杠連接一高精度電位器，絲杠運行的直線距離通過電位器換算成對應(yīng)的電位U:計算機對設(shè)定標距提供一個電位U兩個值通過比較所得卿(△U=U-U')即是驅(qū)動絲杠運行的電壓信號，如差值為0V，則系統(tǒng)認為標距已達到設(shè)定值。由于電子元件性能下降等原因，如果電氣信號認為已到位，而實際移動距離尚未滿足精度要求，于是就產(chǎn)生了誤差。可以通過調(diào)節(jié)電路中預(yù)設(shè)的可調(diào)電位器來實現(xiàn)精度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)前首先要測量一下可調(diào)電位器輸出端電位，然后通過手動方式旋轉(zhuǎn)傳動絲杠，使其盡量接近預(yù)設(shè)標距數(shù)值，這時可調(diào)電位器端的電位會產(chǎn)生變化，當確保實際標距和設(shè)定標距間的誤差控制在精度范圍內(nèi)以后，調(diào)節(jié)可調(diào)電位器使其對應(yīng)電位數(shù)值回復(fù)到調(diào)節(jié)前，反復(fù)調(diào)節(jié)幾次，就能獲得精度可靠的標距。
三.寬度引伸計對州值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
寬度引伸計由于測量上的問題也會對r值產(chǎn)生影響，由于寬度引伸計對寬度變形的跟蹤好壞直接影響△b的取值，而△b也是對r值的精度有直接影響，因此寬度引伸計與試樣之間接觸的緊密程度十分關(guān)鍵，從我們的實踐經(jīng)驗來看，寬度引伸計機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性很重要，從ZW ICK的寬度引伸計來看，其機械結(jié)構(gòu)相對比較合理，從接觸試樣的觸腳和光柵的隨動機構(gòu)等部件相對比較可靠，在平常的維護中注意元件之間的潤滑即可保證其工作的可靠性，關(guān)鍵就是固定觸腳的軸承必須保持其靈活性，如果產(chǎn)生問題必須更換，否則會影響工值的精度。
總結(jié)：上述三大因素是影響拉力試驗機精度的主要元素，反之通過對已知r值等結(jié)果試樣的測試比較也可以判斷整臺拉力試驗機的功能精度是否符合測試要求，我們正是通過這種手段有效地控制了拉力試驗機的狀態(tài)，保證了檢驗數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2018-09-23 瀏覽：
