論全自動拉力試驗機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘 要：全自動拉力試驗機，只需操作員將試樣放置在試樣架上，按測試的要求設(shè)定好相對應(yīng)的試樣參數(shù)，即可全自動完成包括取樣、試樣長度測量、校樣、測量橫截面尺寸、送樣、引伸計夾持、拉伸試驗、引伸計松開、回收試樣等。文章主要從現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢兩方面出發(fā)，對全自動拉力試驗機這一新型設(shè)備進行客觀全面的分析與闡釋。

關(guān)鍵詞：全自動控制；拉力試驗機；發(fā)展趨勢

拉力試驗機是一種常用的力學檢測儀器，是保證材料拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、剝離等試驗順利進行的基礎(chǔ)檢測設(shè)備[1]?，F(xiàn)階段我國的科學技術(shù)水平飛速發(fā)展，各種前沿材料在使用前均需用拉力試驗機測試其強度與剛度，保證材料在彈性形變與塑性形變中的機械承載力能夠滿足復(fù)雜化的工程使用需要。目前，世界乃中國至正在經(jīng)歷著自動化向智能化的蛻變，試驗機行業(yè)也不例外。為此，有必要解析全自動拉力試驗機特有的進展現(xiàn)狀，解析發(fā)展趨勢。

1 全自動拉力試驗機的工作原理

電子萬能試驗機由計算機控制系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、測力機構(gòu)、傳感器及工作臺組成[2]。全自動拉力試驗系統(tǒng)，是以電子萬能試驗機為基礎(chǔ)，與之配套的全自動引伸計、液壓平推對夾夾具、橫截面測量裝置等，再配上試樣架、機械手、回收裝置、清潔裝置等輔助設(shè)施。

整個試驗的流程如下：取樣→測試樣長度→校正→測橫截面尺寸→裝夾試樣→引伸計夾緊→試驗→引伸計松開→裝卸和回收斷樣→開始下一試驗。

試驗過程中，試樣的轉(zhuǎn)移由機械手完成，試驗的全部過程在控制系統(tǒng)的指揮下自動進行，不需人工操作。

2 全自動拉力試驗機的優(yōu)勢及其推廣應(yīng)用情況

2.1 全自動拉力試驗機的強大優(yōu)勢

全自動特性的拉力試驗機，擺脫了枯燥及繁瑣的平日勞動，提高試驗成效。它凸顯了最優(yōu)的效率，對于普通拉力機很難去進行的試驗，也可順利進行。例如：在高溫狀態(tài)下、偏大負荷之下，測驗得來的數(shù)值都很精準。全自動拉力試驗機用計算機實現(xiàn)試驗者對整個試驗進程的控制，與傳統(tǒng)的、人工機電控制的拉力試驗機相比具有強大的優(yōu)勢。

全自動架構(gòu)下的測驗體系，符合設(shè)定指標，測試偏重嚴格。最近幾年，全自動情形下的測試凸顯了遞增的傾向，Zwick特有的測試體系符合了這一水準。從現(xiàn)狀看，Zwick創(chuàng)設(shè)了模塊化框架內(nèi)的測試體系，滿足重復(fù)測試。MTS特有的體系，下屬子公司涵蓋了美斯特工業(yè)體系。它創(chuàng)設(shè)了精度層級更高的新穎力學測試，可識別出裝置的力學特性。LZW-600特有的全自動裝置，含有18個配套的分支體系。這類自動裝置，含有層架轉(zhuǎn)臺、自動平推夾持、測量必備的引伸儀、自動分揀斷樣、后續(xù)自動卸樣。這類新式裝置，是華龍及寶鋼協(xié)同開發(fā)出來的試驗機。它采納了聯(lián)控，含有電液伺服。

2.2 全自動拉力試驗機的廣泛應(yīng)用

全自動拉力試驗機操作簡便、功能強大，與傳統(tǒng)的人工機電控制的拉力試驗機相比具有更空闊的應(yīng)用前景。微機控制電子拉力試驗機主要用于金屬、非金屬材料的拉伸力學性能的測試和分析研究，可根據(jù)GB、ISO、JIS、ASTM、DIN及用戶提供的多種標準進行試驗和數(shù)據(jù)處理，是科研院所、大專院校、工礦企業(yè)、技術(shù)監(jiān)督、商檢仲裁等部門的理想測試設(shè)備[3]。例如，當前我國的鋼鐵行業(yè)普遍使用全自動拉力試驗機來測試工程機械金屬材料的拉伸強度。

3 全自動拉力試驗機的發(fā)展現(xiàn)狀

從現(xiàn)有狀態(tài)看，國外已經(jīng)形成成熟的產(chǎn)品體系，如德國zwick公司，形成針對不同材料、不同負荷、不同的產(chǎn)量需求的系列化產(chǎn)品：roboTest A、roboTest C、roboTest L Metal、roboTest L Plastic、roboTes

t L Rubber、roboTest P Metal、roboTest R Metal、roboTest R Plastic。而國內(nèi)這類廠家進展還是屬于起步階段的。當前，全自動拉力試驗機的市場需求仍處于逐年增長的勢態(tài)中，這就要求我國的試驗機制造企業(yè)把握歷史機遇，全面提高自身的自主創(chuàng)新能力與市場拓展能力。國內(nèi)廠家人力投入不足，認識不夠。試驗機制造產(chǎn)業(yè)遇有創(chuàng)新瓶頸。

唯有最大程度地提高產(chǎn)品設(shè)備的質(zhì)量與性能，才能積極打造國產(chǎn)全自動拉力試驗機品牌。將試驗機制造企業(yè)的發(fā)展瓶頸視作行業(yè)變革的突破口，通過高端設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用拉動整個行業(yè)的良性發(fā)展。

4 全自動拉力試驗機的發(fā)展前景與趨勢

現(xiàn)有進展趨勢，包含智能化、人性化、國際化及更高的可靠性。整合多重功能，如以拉力試驗為主的，包括尺寸測量、硬度測量、表面粗糙度測量和表面鍍層測量。人性化的設(shè)計，創(chuàng)造最適宜的試驗環(huán)境，從初始的試驗準備至后續(xù)的試驗結(jié)束，以及設(shè)備修護診斷，都凸顯了以人為本的思想。

全自動拉力試驗機，選用微機控制、自動送樣、自動測量技術(shù)，提升了數(shù)值處理的準確性和可重復(fù)性。依照用戶需要，創(chuàng)設(shè)了最優(yōu)的友好界面。在試驗窗口中，顯示出明晰的加載力、加載耗費的時段、現(xiàn)有加載狀態(tài)、加載曲線及速率，以及設(shè)備狀態(tài)。

企業(yè)管理者須打破思維定勢，積極采用研究所與企業(yè)聯(lián)合研制方式，突破進展阻礙。研究所擬定了新穎的產(chǎn)品方案，企業(yè)負責設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用。這種新式做法，不僅能在最大限度上保證產(chǎn)品得到充分的利用，更有利于研發(fā)者不斷尋找產(chǎn)品的弊端與問題，以創(chuàng)造性的思維提出改良設(shè)備的最佳方案。這種合作的方式不僅有效節(jié)省了企業(yè)的人力財力成本，實現(xiàn)生產(chǎn)資源的最優(yōu)配置，更為研究所創(chuàng)設(shè)的科研項目提供了必要條件。

5 結(jié)束語

隨著前沿材料在我國各行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，材料本身使用環(huán)境的限制對拉力試驗機的實驗條件提出了愈加苛刻的要求。這一矛盾不斷刺激試驗機行業(yè)與時俱進，以先進的設(shè)計理念和尖端的制造技術(shù)不斷完善拉力試驗機的質(zhì)量與功能。全自動拉力試驗機能夠幫助試驗者在最大限度上掌控被試驗材料的加載速度與試驗的整體進程，為其提供精準的、多樣化的試驗輸出結(jié)果。因而在材料開發(fā)、質(zhì)量控制、物性實驗等領(lǐng)域有著無可取代的重要作用[5]。

參考文獻

[1]陳月婷.全自動計算機控制電子拉力試驗機控制系統(tǒng)研究[A].第七屆21世紀試驗技術(shù)與試驗機研討會論文集[C].2013：66-68.

[2]德瑞克凝聚最新工業(yè)技術(shù)的電子拉力試驗機研制成功等[J].工程塑料應(yīng)用，2013（8）：65-65.

[3]陳中謀.電子式拉力試驗機測控系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].揚州大學，2010.

[4]費亞琴.電子拉力試驗機嵌入式測控系統(tǒng)研究[D].揚州大學，2011.

作者簡介：王軼云（1979，2-），男，籍貫：云南省彌勒縣，單位：美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司深圳分公司，研究方向：全自動拉力試驗機機械設(shè)計。