電子萬能材料試驗機是用來對金屬材料和非金屬材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學性能試驗用的機械加力的試驗機。

 

  電子萬能材料試驗機的使用范圍：科研院所、商檢仲裁機構(gòu)、大專院校以及橡膠、輪胎、塑料、金屬、電線電纜、制鞋、皮革、紡織、包裝、建材、石化、航空…..等行業(yè)，為材料開發(fā)、物性試驗、教學研究、品質(zhì)管制、進料檢驗、生產(chǎn)線的隨機檢驗等不可缺少的檢測設(shè)備。

 

  我們知道試驗機必須具備三個要素：一、有加力裝置二、有夾具三、有力值顯示裝置和記錄，由此可見夾具在試驗機中的重要性。我們通過夾具夾持試樣、產(chǎn)品，通過加力裝置，力值顯示裝置和記錄來判斷材料（或成品）是否合格和達到預定的性能指標。如果沒有可用的夾具，這些就無法判斷。夾具是試驗機中根據(jù)材料試樣變化而經(jīng)常變化的一個部分，不同的材料需要不同的夾具，它是試驗?zāi)芊耥樌M行及試驗結(jié)果準確度高低的一個重要因素。合理正確的使用夾具有利于試驗順利的進行。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)對材料的要求越來越高，致使新材料不斷的出現(xiàn)‚對夾具的設(shè)計提出了更高的要求。

 

  夾具根據(jù)試驗方法不同，大致可分為：拉伸類夾具、壓縮類夾具、彎曲類夾具、剝離類夾具、剪切類夾具等，其中拉伸類夾具約占夾具總量的80％左右。

 

1、 夾具的特點

 

a．我們知道通過夾具夾持試樣（或產(chǎn)品）對試樣進行加力，夾具所能承受的試驗力的大小是夾具的一個很重要的指標。它決定了夾具結(jié)構(gòu)的大小及夾具操作的勞動強度的大小，試樣材質(zhì)有金屬和非金屬之分，形狀有大小之分。材料的成分組成各種各樣，試樣所能承受的試驗力小到幾十厘牛（如紡織用氨綸絲），大到幾十噸(如普通鋼材等）；試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲，大到直徑1m的pvc管材等。這就要求根據(jù)不同的試驗力、試樣的形狀大小選擇設(shè)計不同的夾具。

 

b．對夾具材料的要求：

 

①.對一般的金屬及非金屬試樣‚夾具的鉗口直接與試樣接觸，一般都選用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，合金高碳鋼(或低碳合金鋼)、冷作模具鋼等，通過適當?shù)臒崽幚砉に?淬回火、滲碳淬火等)增加其強度、耐磨性. 有時也在鉗口處鑲裝特種鋼材‚或在鉗口表面噴涂金鋼砂等.

 

②.對一些小試驗力的夾具，與試樣接觸的表面采用粘軟質(zhì)膠皮等。（例如：塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面。）

 

③夾具體一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，通過適當?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W性能。有時為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時也采用鑄造結(jié)構(gòu)(鑄鋼‚鑄鋁等)

 

c．對夾具結(jié)構(gòu)的要求：

 

①.夾具的設(shè)計主要依據(jù)材料的試驗標準及試樣（特指成品及半成品）的型狀及材質(zhì)。以上所說的試驗標準是指iso、astm、din、gb、bs、jis…等，還有企業(yè)標準、行業(yè)標準等，這些標準中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴格的規(guī)定，我們可以根據(jù)試樣及試驗方法的不同設(shè)計不同的夾具。對于特殊試樣（成品及半成品的）使用的夾具，主要根據(jù)試樣的型狀及材質(zhì)設(shè)計夾具。

 

②.夾具本身沒有固定的結(jié)構(gòu)（如金屬絲可采用纏繞方式夾緊‚也可采用兩個平板夾緊，金屬薄板試樣可采用楔形夾緊方式，也可采用對夾夾緊方式），這和主機有明顯的區(qū)別。主機國內(nèi)、國外的大同小異，而夾具國外的、國內(nèi)的區(qū)別很大，不同公司間也有大的區(qū)別。

 

③.夾具本身就是一個鎖緊機構(gòu)，我們知道機械上的鎖緊結(jié)構(gòu)有：縲紋（即螺紋，螺釘，螺母）、斜面、偏心輪、杠桿等，夾具就是這些結(jié)構(gòu)的組合體。試驗機用夾具在結(jié)構(gòu)上沒有固定的模式‚根據(jù)不同的試樣及試驗力大小‚在結(jié)構(gòu)上差別很大.(大試驗力的試樣一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu)‚隨試驗力的增加‚夾緊力隨之增加，臺肩試樣采用懸掛結(jié)構(gòu)等)，如果夾具按結(jié)構(gòu)劃分，可分為楔形類夾具（指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）、對夾類夾具（指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）、纏繞類夾具（指試樣通過纏繞方式鎖緊的夾具）、偏心類夾具指采用（偏心鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）、杠桿類夾具（指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)的夾具）、臺肩類夾具（指適用于臺肩試樣的夾具）、螺栓類夾具（指適用于螺栓、螺釘、螺柱等測試螺紋強度的夾具）、90°剝離類夾具（指適用于兩試樣進行垂具，直剝離的夾具）等。這些夾具的結(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)缺點，例如：楔形夾具，初始夾緊力小，隨試驗力增加。夾緊力隨之增加。對夾夾具，初始夾緊力大，隨試驗力增加。夾緊力隨之減小。

 

2．如何判斷夾具是否適用:對夾具適用性的判定很難界定，由于夾具結(jié)構(gòu)的特殊性‚對一種夾具‚有時我們很難確定它到底更適合那種試樣，但不能說沒有辦法，有以下幾點供參考：

 

a．夾具是否使用方便、安全。

 

b．夾持是否可用，不能有打滑現(xiàn)象。

 

c．做試驗過程中，試樣斷點好。數(shù)據(jù)離散性小。（即試樣不斷鉗口、鉗口內(nèi)、平行段或標距外）

 

3．如何選擇夾具主要從以下幾方面考慮：

 

a．根據(jù)主機試驗力選擇主要夾具。夾具所能承受的力必須大于等于主機的試驗力。

 

b．根據(jù)非標配置、或擴展配置選一些次要夾具。

 

c．根據(jù)客戶試樣選夾具。（例如：客戶提供試樣的形狀，試驗力等。）

 

d．建議客戶用什么樣的夾具

 

4． 正確裝夾試樣：試樣的正確裝夾對試驗很重要，直接影響試驗的成敗及測試數(shù)據(jù)的準確性?？偟脑瓌t是：使試樣（或成品、半成品）的受力作用線盡量與傳感器的力作用線重合。

 

a.對矩形試樣、脆性試樣來說，裝夾更為重要。對楔形夾具來說，試樣的左、右對中是由夾具保證的，但前后卻容易裝斜，裝斜后在拉伸過程中試樣兩側(cè)受力不均勻，有可能撕裂試樣或斷點差。在裝夾時盡可能的將試樣前后裝平行，平行后再做拉伸。

 

b.在鋼絲類纏繞夾具中，不能出現(xiàn)線壓線的情況，這樣會造成局部的應(yīng)力集中，往往會從壓線處斷，造成斷點差。

 

c.對于搭接試樣，應(yīng)使搭接面通過傳感器的力作用中心，這里就不一一舉例說明了。

 

5．夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

 

a.試驗機的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品（即成品、半成品）檢測方向發(fā)展‚這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原用于標準試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展.

 

b.夾具的使用向高效率，低勞動強度的方向發(fā)展。過去的夾具一般采用機械鎖緊，費時費力，勞動強度大，效率低。隨著工作環(huán)境的改善，及大批量試驗(生產(chǎn)流水線隨機抽檢的)需要，夾具的夾緊方式由原來的機械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發(fā)展。

 

c.全自動夾具：從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗，最后出測試報告一次完成。此類夾具成本很高，僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。

 

d.環(huán)境試驗（高低溫試驗）的增多，使用于高低溫的夾具增多。環(huán)境試驗（高低溫箱）的增多，給夾具的設(shè)計增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗國家標準都有規(guī)定：圓試樣用螺紋，板試樣上有孔。由于連接方式固定，所以夾具的設(shè)計較為簡單。但高低溫試驗卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗，它的試樣一般標距短（一般為常溫試樣）。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內(nèi)，高低溫試驗一般由于試驗機行程受限制（試驗機在裝標準夾具時行程），這就要求夾具體積小，又要滿足試驗力，又要耐高溫、低溫‚會增加設(shè)計難度。

 

e.連續(xù)試驗夾具增多。由于過去一般是制樣檢測，試樣的拉伸、壓縮是分開進行的（即拉伸、壓縮是用不同的夾具進行的），而現(xiàn)在成品檢測越來越多，試樣在同一次試驗中又要受拉伸，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具既做拉伸又做壓縮。

 

f.特殊行業(yè)用試驗夾具增多。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，一些新興的行業(yè)對試驗用夾具提出了新的要求，例如要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性，耐腐蝕（在溶液中做試驗）等等。

 

  由于試驗機夾具使用的特殊性，以及新材料的不斷出現(xiàn)，夾具的設(shè)計一直處在被動的局面。我們每天都會碰到新材料，需要設(shè)計新的夾

具。我們只有總結(jié)過去的成功經(jīng)驗，來順應(yīng)新的發(fā)展趨勢。