标题电子式万能试验机夹具的介绍

电子式万能试验机夹具的介绍
 

电子式万能试验机是用来对金属材料和非金属材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机。
   电子万能试验机的使用范围：科研院所、商检仲裁机构、大专院校以及橡胶、轮胎、塑料、金属、电线电缆、制鞋、皮革、纺织、包装、
 

建材、石化、航空…..等行业，为材料开发、物性试验、教学研究、品质管制、进料检验、生产线的随机检验等不可缺少的检测设备。
我们知道试验机必须具备三个要素：a、有加力装置 b、有夹具   c、有力值显示装置和记录
   可见夹具在试验机中的重要性，我们通过夹具夹持试样（或产品），通过加力装置，力值显示装置和记录来判断材料（或成品）是否合格
 

和达到预定的性能指标，没有可用的夹具，这些就无法判断。夹具是试验机中根据材料试样变化而经常变化的一个部分，不同的材料需要不同
 

的夹具，它是试验能否顺利进行及试验结果准确度高低的一个重要因素。合理正确的使用夹具有利于试验顺利的进行。随着科学技术的发展，
 

各行各业对材料的要求越来越高，致使新材料不断的出现,对夹具的设计提出了更高的要求。
      夹具根据试验方法不同，大致可分为：拉伸类夹具、压缩类夹具、弯曲类夹具、剥离类夹具、剪切类夹具等，其中拉伸类夹具约占夹具
 

总量的80％左右。
1、夹具的特点
     a．我们知道通过夹具夹持试样（或产品）对试样进行加力，夹具所能承受的试验力的大小是夹具的一个很重要的指标。它决定了夹具结
 

构的大小及夹具操作的劳动强度的大小，试样材质有金属和非金属之分，形状有大小之分。材料的成分组成各种各样，试样所能承受的试验力
 

小到几十厘牛（如纺织用氨纶丝），大到几十吨（如普通钢材等；国内最大的电子式万能试验机试验力为600KN,0.5级机），试样尺寸小到直径φ
 

0.006mm的金丝，大到直径1m的PVC管材等。这就要求根据不同的试验力、试样的形状大小选择设计不同的夹具。
     b．对夹具材料的要求：
①.对一般的金属及非金属试样,夹具的钳口直接与试样接触，一般都选用优质合金结构钢，合金高碳钢（或低碳合金钢）、冷作模具钢等，通过
 

适当的热处理工艺（淬回火、渗碳淬火等）增加其强度、耐磨性. 有时也在钳口处镶装特种钢材,或在钳口表面喷涂金钢砂等.
②.对一些小试验力的夹具，与试样接触的表面采用粘软质胶皮等。（例如：塑料薄膜、纤维丝等试样的夹具夹持面。）
③夹具体一般采用优质中碳钢、合金结构钢，通过适当的热处理工艺增加其力学性能。有时为了减轻重量也采用铝合金等有色金属及特种金属
 

。有时也采用铸造结构（铸钢,铸铝等）
       c．对夹具结构的要求：
①.夹具的设计主要依据材料的试验标准及试样（特指成品及半成品）的型状及材质。以上所说的试验标准是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS
 

…等，还有企业标准、行业标准等，这些标准中一般都对试样制样及试验方法都有严格的规定，我们可以根据试样及试验方法的不同设计不同
 

的夹具。对于特殊试样（成品及半成品的）使用的夹具，主要根据试样的型状及材质设计夹具。
②.夹具本身没有固定的结构（如金属丝可采用缠绕方式夹紧,也可采用两个平板夹紧，金属薄板试样可采用楔形夹紧方式，也可采用对夹夹紧
 

方式），这和主机有明显的区别。主机国内、国外的大同小异，而夹具国外的、国内的区别很大，不同公司间也有大的区别。这主要取决于公
 

司的整体水平，设计人员的经验的积累。国外的夹具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夹具一般做工细致，可用性较高，但价格较高，处在高
 

端市场；而我们的夹具，由于涉足行业广，在国内的市场份额大，在一定程度上可以取代部分国外的夹具，处在中高端市场。但在一些新材料
 

、特种材料用夹具上，国内与国外水平还有一定差距。
③.夹具本身就是一个锁紧机构，我们知道机械上的锁紧结构有：缧纹（即螺纹，螺钉，螺母）、斜面、偏心轮、杠杆等，夹具就是这些结构的
 

组合体。试验机用夹具在结构上没有固定的模式,根据不同的试样及试验力大小,在结构上差别很大.（大试验力的试样一般采用斜面夹紧结构,
 

随试验力的增加,夹紧力随之增加，台肩试样采用悬挂结构等），如果夹具按结构划分，可分为楔形类夹具（指采用斜面锁紧原理结构的夹具）
 

、对夹类夹具（指采用单面或双面螺纹顶紧原理结构的夹具）、缠绕类夹具（指试样通过缠绕方式锁紧的夹具）、偏心类夹具指采用（偏心锁
 

紧原理结构的夹具）、杠杆类夹具（指采用杠杆力放大原理结构的夹具）、台肩类夹具（指适用于台肩试样的夹具）、螺栓类夹具（指适用于
 

螺栓、螺钉、螺柱等测试螺纹强度的夹具）、90°剥离类夹具（指适用于两试样进行垂具，直剥离的夹具）等。这些夹具的结构各有各的优缺
 

点，例如：楔形夹具，初始夹紧力小，随试验力增加。夹紧力随之增加。对夹夹具，初始夹紧力大，随试验力增加。夹紧力随之减小。
2．如何判断夹具是否适用:
       对夹具适用性的判定很难界定，由于夹具结构的特殊性,对一种夹具,有时我们很难确定它到底更适合那种试样，但不能说没有办法，
 

有以下几点供参考：
a．夹具是否使用方便、安全。
b．夹持是否可用，不能有打滑现象。
c．做试验过程中，试样断点好。数据离散性小。（即试样不断钳口、钳口内、平行段或标距外）
3．如何选择夹具主要从以下几方面考虑：
a．根据主机最大试验力选择主要夹具。夹具所能承受的最大力必须大于等于主机的最大试验力。
b．根据非标配置、或扩展配置选一些次要夹具。（例如：扩展配置传感器为10kN，所选次要夹具所能承受的最大试验力也要为10kN。）
c．根据客户试样选夹具。（例如：客户提供试样的形状，最大试验力等。）
d．建议客户用什么样的夹具。（例如：直径小于1mm的绳类试样，包括钢丝、铁丝、细线等。你应该明确告诉客户这种试样只能采用缠绕式夹
 

持方法，但试样延伸率误差大）。
4．正确装夹试样
    试样的正确装夹对试验很重要，直接影响试验的成败及测试数据的准确性。总的原则是：使试样（或成品、半成品）的受力作用线尽量与
 

传感器的力作用线重合。
a.对矩形试样、脆性试样来说，装夹更为重要。对楔形夹具来说，试样的左、右对中是由夹具保证的，但前后却容易装斜，装斜后在拉伸过程
 

中试样两侧受力不均匀，有可能撕裂试样或断点差。在装夹时尽可能的将试样前后装平行，平行后再做拉伸。b.在钢丝类缠绕夹具中，不能出
 

现线压线的情况，这样会造成局部的应力集中，往往会从压线处断，造成断点差。
c.对于搭接试样，应使搭接面通过传感器的力作用中心，这里就不一一举例说明了。
5．夹具现状及发展趋势
a.试验机的发展方向是由制样检测向制品（即成品、半成品）检测方向发展,这就要求与之相适应的夹具由原用于标准试样试验的夹具向用于成
 

品检测的夹具发展.
b.夹具的使用向高效率，低劳动强度的方向发展。过去的夹具一般采用机械锁紧，费时费力，劳动强度大，效率低。随着工作环境的改善，及
 

大批量试验（生产流水线随机抽检的）需要，夹具的夹紧方式由原来的机械夹紧向气压夹紧、液压夹紧等方向发展。
c.全自动夹具：从试样尺寸测量到装夹，再到开始试验，最后出测试报告一次完成。此类夹具成本很高，仅适用于大批量的相同试样或成品的
 

测试和检验。
d.环境试验（高低温试验）的增多，使用于高低温的夹具增多。环境试验（高低温箱）的增多，给夹具的设计增加了难度。我们知道高温拉伸
 

试验国家标准都有规定：圆试样用螺纹，板试样上有孔。由于连接方式固定，所以夹具的设计较为简单。但高低温试验却不同，它一般是在高
 

低温箱中做试验，它的试样一般标距短（一般为常温试样）。这样一来夹具就必须装在高低温箱内，高低温试验一般由于试验机行程受限制（
 

试验机在装标准夹具时行程），这就要求夹具体积小，又要满足试验力，又要耐高温、低温,一般比较难设计。
e.连续试验夹具增多。由于过去一般是制样检测，试样的拉伸、压缩是分开进行的（即拉伸、压缩是用不同的夹具进行的），而现在成品检测
 

越来越多，试样在同一次试验中又要受拉伸，又要受压缩，又要有高的效率，只能用同一种夹具既做拉伸又做压缩。
f.特殊行业用试验夹具增多。随着科学技术的发展，一些新兴的行业对试验用夹具提出了新的要求，例如要求夹具结构小、无磁性，耐腐蚀（
 

在溶液中做试验）等等。
     由于试验机夹具使用的特殊性，以及新材料的不断出现，夹具的设计一直处在被动的局面。我们每天都会碰到新材料，需要设计新的夹
 

具。我们只有总结过去的成功经验，来顺应新的发展趋势。