一、首先(xian)應考慮需要測試材(cai)料拉力范(fan)圍。
拉力范圍的(de)不(bu)同(tong),決定了(le)(le)所使用(yong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)不(bu)同(tong),也就決定了(le)(le)拉力機的(de)結構(gou),但此項對(dui)價格的(de)影(ying)響不(bu)大(門式除外)。對(dui)于一般非金屬材料生產廠家,拉力范圍在5000牛頓的(de)了(le)(le)就已經足夠(gou)。因此選(xuan)擇(ze)5000N以下(xia)的(de)單臂或者雙柱就夠(gou)了(le)(le).金屬材料可以選(xuan)用(yong)10KN以上(shang)的(de)雙柱試(shi)驗機.
二(er)、 試驗行程(cheng)的問題。
根據非金屬(shu)材料需要測試的(de)性(xing)能和要求,行程(cheng)在800mm以(yi)(yi)內就可以(yi)(yi)。特殊延伸(shen)率比(bi)較(jiao)大的(de)材料.比(bi)如(ru)硅膠.需要行程(cheng)1200MM.(可以(yi)(yi)訂制)金屬(shu)材料伸(shen)長率都比(bi)較(jiao)小.不需要大行程(cheng).
三(san)、 標準配置問題(ti)。
智能化(hua)的三種基本配(pei)置:主機、微(wei)(wei)電(dian)腦、還(huan)有打(da)印機,如(ru)果微(wei)(wei)電(dian)腦功能強可(ke)以直接打(da)印。另外也可(ke)配(pei)備普通電(dian)腦。有了電(dian)腦,就可(ke)以進行復雜(za)的數(shu)據分析,如(ru)數(shu)據編輯,局部放(fang)大,可(ke)調整(zheng)報告(gao)形式,進行成組式樣的統(tong)計分析。
如(ru)配(pei)(pei)用電腦,廠家應給配(pei)(pei)備相應軟件控制系統。
四、輸出結果。
試(shi)驗(yan)結果(guo)輸(shu)(shu)(shu)出結果(guo)可(ke)(ke)任(ren)意設置:力值(zhi)、伸長(chang)(chang)率(lv),抗拉強(qiang)(qiang)度、定力伸長(chang)(chang)、定伸長(chang)(chang)力值(zhi)、屈服強(qiang)(qiang)度,彈性(xing)模(mo)量、試(shi)驗(yan)力8項。這(zhe)可(ke)(ke)以(yi)說是(shi)微電腦操(cao)作時,輸(shu)(shu)(shu)出的全面的結果(guo)。國(guo)外(wai)一(yi)些廠(chang)家的產品,一(yi)般可(ke)(ke)以(yi)輸(shu)(shu)(shu)出這(zhe)8項。國(guo)內有的廠(chang)家可(ke)(ke)以(yi)輸(shu)(shu)(shu)出5-6項,有的廠(chang)家就只能輸(shu)(shu)(shu)出大力值(zhi),平均值(zhi),小值(zhi)三(san)項。
五、在可(ke)做實(shi)驗項目(mu)上(shang)。
非(fei)金屬(shu)材(cai)料要求拉力機一(yi)機多(duo)用(yong),即在配備不同(tong)夾具的(de)基礎上,可做拉伸(shen)、壓縮、彎(wan)曲、撕(si)裂、剪切、180度剝離(li)(li)、90度剝離(li)(li)試驗。
市(shi)面上有一些(xie)拉力機除(chu)以上項目外,因其傳感器(qi)精(jing)度高(gao)(有的達到十萬(wan)分之三(san)以內(nei))還開發出了可以測試摩擦系(xi)數摩擦系(xi)數測試儀。
六、產品機械主要配置:
傳(chuan)動,有絲杠傳(chuan)動和齒條傳(chuan)動,前者昂貴,用(yong)于高精度,測試重復性(xing)高;后者便(bian)宜,用(yong)于低精度,測試重復性(xing)低。
絲(si)杠,對拉力(li)精度(du)測量具(ju)有決(jue)定(ding)作用。一(yi)般的有滾(gun)珠絲(si)杠,梯(ti)形絲(si)杠,一(yi)般絲(si)杠。其中(zhong),滾(gun)珠絲(si)杠的度(du)高(gao),但是其性能的發揮(hui)要靠(kao)電腦(nao)伺服系統操(cao)作才能發揮(hui),整套價(jia)格也比較昂(ang)貴(gui)。采(cai)用一(yi)般絲(si)杠和梯(ti)形絲(si)杠就可(ke)以(yi)達(da)到(dao)非(fei)金屬材料所(suo)要求的精度(du),即0.5-1%精度(du)。
傳(chuan)動(dong)(dong),有齒(chi)輪傳(chuan)動(dong)(dong)和鏈(lian)條傳(chuan)動(dong)(dong),前者(zhe)昂貴,用于高精(jing)度;后者(zhe)便宜,用于低精(jing)度。
傳(chuan)感器(qi),主(zhu)要成本在于壽命(ming),光電(dian)感應(ying)是其中比較*的技(ji)術(shu),一般可用十萬次以上(shang),進口和國內部(bu)分合資廠家可以達(da)到。
七、試驗速度。
國家標準(zhun)規定不同材(cai)料有不一(yi)樣的試驗(yan)速(su)度(du), 市面設備有的在10~500 mm/min,有的在0.01~500 mm/min,前者一(yi)般使(shi)用普通(tong)調(diao)速(su)系(xi)統(tong),成本較低,粗糙影(ying)響精度(du);后者使(shi)用伺服系(xi)統(tong),價(jia)格昂貴,精度(du)高,對于(yu)非(fei)金屬材(cai)料企業,選用伺服系(xi)統(tong),調(diao)速(su)范圍1~500mm/min的就(jiu)足夠了,這(zhe)樣既不影(ying)響精度(du),價(jia)格又在合(he)理范圍之內。
八、測量精度。
精度(du)問(wen)題,包括測力精度(du),速度(du)精度(du),變形(xing)精度(du),位移精度(du)。這(zhe)些精度(du)值(zhi)高(gao)都(dou)可達(da)到正負0.5。但(dan)對(dui)于一般廠家,達(da)到1%精度(du)就(jiu)足夠了。另(ling)外,力值(zhi)分辨率幾乎都(dou)能(neng)達(da)到十萬(wan)分之一。
目前市場上用于(yu)檢測(ce)材料拉伸性能的拉力試驗機(ji)很(hen)多,但是并非(fei)所有的試驗機(ji)都(dou)適合(he)各(ge)種材料的拉伸試驗,本文結合(he)我國材料檢測(ce)標準,分析了選擇非(fei)金(jin)屬材料檢測(ce)的拉力機(ji)時應(ying)尤其關(guan)注的指標。
塑料和(he)橡膠的(de)(de)拉(la)伸(shen)性(xing)能是其力學性(xing)能中重要、基本的(de)(de)性(xing)能之一,它在(zai)很大程度上(shang)決定了該(gai)種塑料和(he)橡膠的(de)(de)使用(yong)場合。拉(la)伸(shen)性(xing)能的(de)(de)好壞,可以通過拉(la)伸(shen)試驗來(lai)檢測。
1、高分子聚合(he)物的拉(la)伸(shen)性能
作為材料使用時要(yao)求高(gao)分子聚合(he)物(wu)具有必(bi)要(yao)的(de)力學(xue)性能。可以說,對于高(gao)分子聚合(he)物(wu)的(de)大部分應用而言,力學(xue)性能比其他物(wu)理性能顯得更為重(zhong)要(yao)。
高分子(zi)(zi)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)具有(you)(you)(you)所有(you)(you)(you)已(yi)知(zhi)材(cai)料(liao)(liao)中可變性(xing)(xing)范圍(wei)寬的(de)力學性(xing)(xing)質(zhi),這是由于(yu)高聚(ju)物(wu)(wu)由長(chang)(chang)鏈分子(zi)(zi)組成,分子(zi)(zi)運動具有(you)(you)(you)明顯的(de)松(song)弛特(te)性(xing)(xing)的(de)緣故。如高聚(ju)物(wu)(wu)材(cai)料(liao)(liao)具有(you)(you)(you)相當高的(de)伸(shen)(shen)長(chang)(chang)率(lv),一般PE的(de)斷裂伸(shen)(shen)長(chang)(chang)率(lv)在90%~950%(其中線(xian)性(xing)(xing)低密度(du)聚(ju)乙烯LLDPE的(de)伸(shen)(shen)長(chang)(chang)率(lv)較高),通(tong)過特(te)殊(shu)的(de)制作工(gong)藝,部分材(cai)料(liao)(liao)的(de)伸(shen)(shen)長(chang)(chang)率(lv)可在1000%之(zhi)上,而普通(tong)高聚(ju)物(wu)(wu)材(cai)料(liao)(liao)的(de)斷裂伸(shen)(shen)長(chang)(chang)率(lv)也多在50%~100%之(zhi)間。通(tong)常對材(cai)料(liao)(liao)的(de)拉伸(shen)(shen)性(xing)(xing)能要求較高的(de)有(you)(you)(you)熱(re)收縮膜(mo)以(yi)及拉伸(shen)(shen)膜(mo)等。
2、拉伸試驗
拉伸(shen)試驗(yan)(應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)(bian)試驗(yan))一(yi)般(ban)是(shi)將材料試樣兩端(duan)分別(bie)夾在兩個(ge)間隔一(yi)定距(ju)離(li)的夾具(ju)上,兩夾具(ju)以一(yi)定的速度分離(li)并拉伸(shen)試樣,測(ce)定試樣上的應(ying)力(li)變(bian)(bian)化(hua),直到試樣破壞為止。
拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)是研究材(cai)料(liao)力(li)學(xue)強度廣泛(fan)使用(yong)的(de)方法之一,需要(yao)使用(yong)恒速運(yun)動的(de)拉(la)(la)力(li)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)。按(an)載荷測定方式的(de)不同(tong),拉(la)(la)力(li)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)大(da)體可(ke)以分為(wei)擺錘式拉(la)(la)力(li)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)和電子拉(la)(la)力(li)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)兩類,目前使用(yong)較多的(de)是電子拉(la)(la)力(li)試(shi)驗(yan)機(ji)(ji)。
3、電(dian)子拉力試驗機選(xuan)擇(ze)指標
由于(yu)非金屬材(cai)(cai)料主要是高(gao)分子(zi)(zi)聚(ju)(ju)合物或它的(de)相關材(cai)(cai)料,如前所述高(gao)聚(ju)(ju)物材(cai)(cai)料的(de)伸(shen)長率(lv)遠(yuan)遠(yuan)優于(yu)金屬、纖維、木材(cai)(cai)、板(ban)材(cai)(cai)等材(cai)(cai)料,因此檢測高(gao)分子(zi)(zi)聚(ju)(ju)合物的(de)拉(la)力(li)機就與通常(chang)的(de)材(cai)(cai)料拉(la)伸(shen)性(xing)能檢測拉(la)力(li)機有一(yi)定的(de)差別,尤其需要注意的(de)是電(dian)子(zi)(zi)拉(la)力(li)機的(de)有效(xiao)行程以及試樣夾具兩方面(mian)。
3.1 有效行程
在進(jin)行(xing)(xing)拉伸試(shi)驗時,所用試(shi)樣的(de)尺寸雖然小,但材料(liao)的(de)伸長(chang)率普遍比較(jiao)高(gao),因此(ci)用于檢(jian)測軟包裝材料(liao)的(de)拉伸性(xing)能(neng)需要(yao)配備行(xing)(xing)程較(jiao)大的(de)拉力機(ji),否則(ze)夾(jia)具(ju)運行(xing)(xing)可能(neng)會超過(guo)行(xing)(xing)程的(de)使用極限、造成設備的(de)損壞。
GB13022-91《塑料(liao)薄膜(mo)拉(la)伸性能試驗方法(fa)》中(zhong)給出(chu)的斷(duan)裂伸長(chang)率或屈服伸長(chang)率(εt,單位是%)的計算公式,
εt=[L-L0*100]/ L0
式中:εt是斷(duan)裂(lie)伸長(chang)率或是屈服(fu)伸長(chang)率;
L是試樣斷裂時或屈服時標線間(jian)的距(ju)離;
L0是標線間(jian)的(de)距離。
需要(yao)注意(yi)的(de)(de)(de)是(shi)在伸長(chang)率的(de)(de)(de)計算(suan)中,我們(men)僅采集試(shi)(shi)樣上(shang)兩條標(biao)線間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)伸長(chang)量。標(biao)線是(shi)通過(guo)打印或手工的(de)(de)(de)方式畫在制(zhi)取完成(cheng)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)樣上(shang)的(de)(de)(de)(標(biao)線的(de)(de)(de)添加應對試(shi)(shi)樣不(bu)產生(sheng)任何影響),而標(biao)線間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)距離(li)是(shi)多少呢(ni)?不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)給出(chu)的(de)(de)(de)這一(yi)(yi)距離(li)大(da)多存在一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)差異,而同(tong)(tong)一(yi)(yi)標(biao)準(zhun)中也(ye)是(shi)往往針對不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)材料(liao)給出(chu)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)樣尺寸,因此標(biao)線之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)距離(li)也(ye)是(shi)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de),不(bu)過(guo)這樣有利(li)于(yu)檢測伸長(chang)率非常大(da)或非常小的(de)(de)(de)材料(liao)并得到的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗結果。對于(yu)塑料(liao)薄膜(mo),標(biao)線之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)距離(li)通常是(shi)在25~50mm之間(jian)(jian)(jian)。
由(you)于試(shi)樣(yang)(yang)在(zai)(zai)(zai)拉(la)伸(shen)試(shi)驗中變形(xing)伸(shen)長不僅僅是(shi)在(zai)(zai)(zai)標(biao)線之內(nei),凡是(shi)在(zai)(zai)(zai)兩夾(jia)具(ju)(ju)之間的(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)都(dou)會得到不同程度(du)的(de)(de)拉(la)伸(shen)變形(xing)。標(biao)準(zhun)中與標(biao)線距離相(xiang)對應的(de)(de)夾(jia)具(ju)(ju)間的(de)(de)初(chu)始距離在(zai)(zai)(zai)80~115mm以內(nei),如果兩夾(jia)具(ju)(ju)間的(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)都(dou)能保持同樣(yang)(yang)的(de)(de)伸(shen)長率并假設為500%,則(ze)拉(la)力機的(de)(de)有(you)效行程需在(zai)(zai)(zai)480~690mm才能保證試(shi)驗的(de)(de)正常進行。
筆者對目前市場上出售的(de)(de)(de)(de)電子拉力(li)機的(de)(de)(de)(de)有(you)效行程(cheng)(cheng)進行了隨機調查,在(zai)(zai)所(suo)調查的(de)(de)(de)(de)國(guo)內外幾(ji)個品牌的(de)(de)(de)(de)72臺拉力(li)機中,行程(cheng)(cheng)范圍分布在(zai)(zai)400mm以下的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備,占13.9%;行程(cheng)(cheng)在(zai)(zai)400~700mm的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備,占71.9%;行程(cheng)(cheng)在(zai)(zai)701~1000mm的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備,占10.8%;行程(cheng)(cheng)在(zai)(zai)1000mm以上的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備,僅占3.4%。然而在(zai)(zai)這次統計的(de)(de)(de)(de)電子拉力(li)機中,大(da)行程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備并非全部用于軟包裝材料的(de)(de)(de)(de)檢測,部分是用于人造木板、帆(fan)布、窗簾、銅(tong)材等(deng)材料的(de)(de)(de)(de)拉伸試驗(yan)中。
3.2 試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中對夾具的描述為:“試驗機應備有適當的夾具,該夾具不應引起試樣在夾具處斷裂,施加任何負荷時,試驗機上的夾具應能立即對準成一條線,以使試樣的長軸與通過夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗機的兩夾具中,使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合,并且要松緊適宜,以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內。夾具內應襯橡膠之類的彈性材料。"由于高聚物材料力學性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測的試樣厚度非常薄,一般的夾具無法滿足要求,使用不當會引起試樣在夾具處斷裂致使試驗失敗。
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