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試驗機夾具

更新時間:2015-05-19  |  點擊率:2321

 一、試驗機必須具備三個要素:
         有加力裝置:有夾具;有力值顯示裝置和記錄??梢妸A具在試驗機中的重要性,我們通過夾具夾持試樣(或產(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(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo),沒有可靠的夾具,這些就無法判斷。夾具是試驗機中根據(jù)材料試樣變化而一個經(jīng)常變化的部分,不同的材料需要不同的夾具,它是試驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗結(jié)果準(zhǔn)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(jìn)行,隨著科學(xué)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。

三、夾具的基本性能

1.夾具對強度要求:
通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)對試樣進(jìn)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(biāo),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大的電子式試驗機試驗力為600KN,0.5級機,試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲,大到直徑1mPVC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.

2. 對夾具材料的要求。

. 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(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚧慊鼗?、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.
. 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,
. 夾具體一般采用中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)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

3. 對夾具結(jié)構(gòu)的要求。夾具的設(shè)計主要依據(jù)材料的試驗標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)是指ISO、ASTM、DIN、GB、BSJIS…等,還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等,這些標(biāo)準(zhǔn)中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴(yán)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。


四、夾具的結(jié)構(gòu)
       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。這主要取決于公司的整體水平,設(shè)計人員的經(jīng)驗的積累。國外的夾具,如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細(xì)致,可靠性較高,但價格較高,處在市場,而國內(nèi)的,如SANS的夾具,由于涉足行業(yè)廣,在國內(nèi)的市場分額大,在一定程度上可以取代國外的夾具,處在中市場,但在一些新材料,特種材料用夾具上國內(nèi)與國外水平還有一定差距。

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(jìn)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

五、夾具適用性的判斷標(biāo)準(zhǔn)

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:

夾具是否使用方便、安全。
夾持是否可靠,不能有打滑現(xiàn)象。
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(biāo)距外)

六、夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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(biāo)準(zhǔn)試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展。

夾具的使用向率,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。

全自動夾具

從試樣尺寸測量到裝夾,再到開始試驗,zui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。

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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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,一般比較難設(shè)計。

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(jìn)行的(即拉伸、壓縮是用不同的夾具進(jìn)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,只能用同一種夾具即做拉伸又做壓縮。

特殊行業(yè)用試驗夾具增多

隨著科學(xué)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。


七、夾具設(shè)計中存在的難點

鋼絲、鋼絞線由于試樣硬度高,內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對松散,在拉伸試驗過程中受力不均勻,夾持試樣的鉗口易磨損等原因,夾具一直未得到好的解決。
大試驗力、大直徑的尼龍繩,由于變形過大,夾持困難,夾具的設(shè)計也是一個難點。
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,總結(jié)過去成功的經(jīng)驗。


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