解讀檢定材料試驗(yàn)機(jī)的主要步驟及注意事項(xiàng)

薛金+郭貴勇

【摘 要】本文主要以JJG 139-2014《拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》檢定規(guī)程為依據(jù)，講述了檢定1級(jí)或0.5級(jí)材料試驗(yàn)機(jī)的主要步驟、檢定技巧以及在檢定過(guò)程中須了解的注意事項(xiàng)，對(duì)檢定材料試驗(yàn)機(jī)的初學(xué)者有一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】檢定規(guī)程；材料試驗(yàn)機(jī)；檢定技巧

中圖分類(lèi)號(hào)： TH87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）35-0070-002

Interpretation of test materials testing machine main steps and precautions

XUE Jin-gui GUI Yong

（Fujian Institute of Metrology， Fuzhou 350003， China）

【Abstract】In this paper， JJG 139-2014 “Rally， Pressure and Universal Testing Machine” test procedures as the basis， described the main steps for testing Level1 or0.5 material testing machine， testing skills and in the verification process must be aware of precautions ， The test material testing machine for beginners have some help.

【Key words】Verification procedure； Material testing machine； Testing technique

0 引言

拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為材料試驗(yàn)機(jī)，是以機(jī)械或液壓方式施加力值，主要由加力系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置等組成，測(cè)量材料力學(xué)性能參數(shù)的試驗(yàn)機(jī)，適用于金屬、非金屬材料及構(gòu)件的拉伸、壓縮力學(xué)性能試驗(yàn)，借助附件，也可用于抗折、彎曲、剪切和剝離試驗(yàn)等[1]。材料試驗(yàn)機(jī)分為0.5級(jí)、1級(jí)和2級(jí)三個(gè)級(jí)別，本文以常見(jiàn)的1級(jí)與0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)為例闡述其主要步驟及注意事項(xiàng)。

1 檢定1級(jí)與0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)的步驟技巧

1.1 共同項(xiàng)目

在檢定前先要看清銘牌，明確量程多大，精度等級(jí)是1級(jí)還是0.5級(jí)，是否有CMC標(biāo)志等等，根據(jù)量程和等級(jí)來(lái)選擇我們所要用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀，對(duì)于1級(jí)精度的材料試驗(yàn)機(jī)，我們要采用優(yōu)于0.3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀（對(duì)于檢0.5級(jí)的試驗(yàn)機(jī)通常采用0.1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀），檢之前需要清楚主要需要做那幾項(xiàng)指標(biāo)，以及每個(gè)指標(biāo)的允差范圍，主要指標(biāo)有這六個(gè)：試驗(yàn)力保持（首次檢定要求）、相對(duì)分辨力（首次檢定要求）、零點(diǎn)漂移（后續(xù)檢定要求）、零點(diǎn)相對(duì)誤差（首次檢定要求）、示值相對(duì)誤差（后續(xù)檢定要求）和示值重復(fù)性相對(duì)誤差（后續(xù)檢定要求）。先觀察試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)分辨力和零點(diǎn)漂移是否能滿(mǎn)足要求再進(jìn)入下一步檢定，相對(duì)分辨力就是試驗(yàn)機(jī)力指示裝置的分辨力除以力的測(cè)量范圍的下限值，1級(jí)試驗(yàn)機(jī)其相對(duì)分辨力必須小于等于0.5%（0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)小于等于0.25%，），接著再看零點(diǎn)漂移，在試驗(yàn)機(jī)預(yù)熱30min之后，看力值的零點(diǎn)在15min 內(nèi)的變化量，由漂移的最大值減去最小值再除以力的測(cè)量范圍下限值（零點(diǎn)漂移有正負(fù)號(hào)，代表漂移的方向），1級(jí)試驗(yàn)機(jī)的零點(diǎn)漂移不允許超出±1%范圍（0.5級(jí)的是±0.5%）。在這兩項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到要求下，開(kāi)始對(duì)試驗(yàn)機(jī)其他指標(biāo)進(jìn)行檢定，對(duì)于試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量范圍選擇，通常壓力機(jī)一類(lèi)按其最大試驗(yàn)機(jī)的10%做為下限（對(duì)于多檔位的按照每個(gè)檔位均勻取5個(gè)點(diǎn)，將最小檔位的20%點(diǎn)做為下限，對(duì)于單量程數(shù)顯式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)通常按其最大試驗(yàn)力的4%做為下限）。

選好檢定點(diǎn)后，接下來(lái)對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行預(yù)壓，在放置標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀之前，先檢查試驗(yàn)機(jī)的立柱上螺母是否松動(dòng)，如果松動(dòng)必須先擰緊螺母后再預(yù)壓（對(duì)于上置式油缸的萬(wàn)能機(jī)，如果立柱上的螺母松動(dòng)，應(yīng)該將油缸升高些，然后在下夾具上方放幾個(gè)混凝土試塊或者木頭，再將油缸落下壓在試塊或者木頭上，目的是為了使螺母不再受油缸的自重力，這樣用管鉗旋轉(zhuǎn)螺母會(huì)比較輕松，需要旋緊立柱上下兩端的螺母），另外還需檢查工作臺(tái)上下臺(tái)面是否平直，上下臺(tái)面中心是否有孔，如果孔的面積超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀接觸面積的一半那需要找鐵塊將孔堵上才能放置標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀（注意鐵塊不能用鑄鐵的墊塊，需要用有熱處理過(guò)的鐵塊，有些試驗(yàn)機(jī)空間太大而油缸行程不夠需要用到墊塊時(shí)，也必須用熱處理過(guò)的鐵塊），對(duì)于檢定機(jī)械式度盤(pán)試驗(yàn)機(jī)或者由機(jī)械度盤(pán)式試驗(yàn)機(jī)改造成數(shù)顯的試驗(yàn)機(jī)（只針對(duì)加裝的傳感器是安裝在測(cè)力活塞正下方的類(lèi)型）之前，都必須要檢查拉桿是否對(duì)準(zhǔn)刀口，有沒(méi)有脫落，以及測(cè)力活塞的頂針是否對(duì)準(zhǔn)下面的凹槽中心，接著檢查帶動(dòng)測(cè)力油缸的皮帶是否存在（如果改造度盤(pán)式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)采用油路上加裝油壓傳感器那就可以不考慮這個(gè)皮帶，但是刀口和頂針是必須要落槽的，除非測(cè)力活塞系統(tǒng)被完全切除），如果皮帶不在那必須補(bǔ)上否則會(huì)影響示值的線性和重復(fù)性。

檢查完了之后建議先抬起油缸再放標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀（不先放標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀再抬油缸是為了避免誤操作時(shí)將上壓板通過(guò)絲杠升降壓在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀上而導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀取不出來(lái)，在檢中橫梁可移動(dòng)的萬(wàn)能機(jī)時(shí)，如果未抬起油缸出現(xiàn)誤操作將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀卡住無(wú)法取出時(shí)，這時(shí)可用兩個(gè)千斤頂同時(shí)對(duì)稱(chēng)頂起中橫梁，因?yàn)闄M梁與絲杠之間有一定的螺紋間隙，所以可用千斤頂將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀與中橫梁脫開(kāi)），放好標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀后需要前后左右對(duì)中對(duì)好，正常情況放置標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的上下承壓板都是平面的，不帶球頭，如果球頭實(shí)在不能拿掉，那標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的對(duì)中要求更高，否則在加載時(shí)會(huì)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀球頭被壓偏而飛出去的現(xiàn)象，所以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀對(duì)中一定要保證好，即使標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀受力之后也得要檢查其球頭是否壓偏掉。對(duì)于工作臺(tái)是放置在軌道上的試驗(yàn)機(jī)（類(lèi)似壓剪機(jī)，以及老式超大空間的200T壓力機(jī)），抬油缸時(shí)必須使工作臺(tái)脫離軌道后才能加載壓力，如果沒(méi)有完全脫離軌道就直接加載力值的話，最終會(huì)把試驗(yàn)機(jī)的軌道壓變形掉。放好標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀后進(jìn)行預(yù)壓，加載至滿(mǎn)量程，重復(fù)三遍，預(yù)壓同時(shí)檢查試驗(yàn)力的保持能力，當(dāng)加載到最大試驗(yàn)力的80%～100%范圍內(nèi)，待示值穩(wěn)定時(shí)，保持進(jìn)油閥開(kāi)口不變，目測(cè)30s內(nèi)試驗(yàn)力指示的變化，不應(yīng)超過(guò)最大試驗(yàn)力的0.2%。接下來(lái)就是進(jìn)行每個(gè)點(diǎn)示值誤差和示值重復(fù)性相對(duì)誤差檢定，若是單檔位的試驗(yàn)機(jī)，其檢定點(diǎn)應(yīng)從力的測(cè)量下限到最大試驗(yàn)力取8至10個(gè)點(diǎn)，若是多檔位的試驗(yàn)機(jī)，其檢定點(diǎn)按照每個(gè)檔位選取5個(gè)點(diǎn)，二者都要以遞增力方式進(jìn)行三組測(cè)量，每組測(cè)量前應(yīng)調(diào)整零點(diǎn)，1級(jí)試驗(yàn)機(jī)的示值誤差和示值重復(fù)性相對(duì)誤差范圍應(yīng)在±1%和1%之內(nèi)（0.5級(jí)的試驗(yàn)機(jī)則是±0.5%和0.5%）。最后測(cè)量完了檢查零點(diǎn)相對(duì)誤差，零點(diǎn)讀數(shù)應(yīng)在最后一組測(cè)量完力卸除30s后讀取，讀取的零點(diǎn)除以力的測(cè)量范圍上限（JJG 139-2014《拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》規(guī)程里面公式有誤，不是力的測(cè)量范圍下限而是上限），應(yīng)不超出±0.1%范圍（0.5級(jí)的是±0.05%）。endprint

1.2 特殊項(xiàng)目

JJG 139-2014《拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》規(guī)程規(guī)定檢定0.5級(jí)的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)后續(xù)檢定中需檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)的同軸度，檢測(cè)同軸度時(shí)根據(jù)照試驗(yàn)機(jī)的量程來(lái)選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)于量程不大于30kN的試驗(yàn)機(jī)使用重錘和配套的定心盤(pán)來(lái)檢查，低于30kN的0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)之所以不采用同軸度測(cè)量?jī)x來(lái)檢測(cè)，主要是因?yàn)闇y(cè)量時(shí)所用的校驗(yàn)棒在受到最大試驗(yàn)力的4%時(shí)所產(chǎn)生的變形量非常小，目前國(guó)內(nèi)的同軸度測(cè)量?jī)x基本測(cè)不準(zhǔn)這么小的變形量，所以小量程的0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)都是采用傳統(tǒng)的重錘和定心盤(pán)來(lái)檢測(cè)其同軸度，定心盤(pán)中心刻有Φ2mm的圓，測(cè)量前先將活動(dòng)夾具移動(dòng)至上下兩夾具間距不小于500mm的位置（如果不能滿(mǎn)足超過(guò)500mm位置，則需移至極限位置），然后將錐形重錘懸掛在上夾具中心處，定心盤(pán)固定在下夾具中心，然后調(diào)節(jié)懸掛線長(zhǎng)度，使錐尖盡量接近定心盤(pán)面，檢查錐尖是否落在Φ2mm圓內(nèi)[2]。對(duì)于大于30kN的試驗(yàn)機(jī)需要用同軸度測(cè)量?jī)x來(lái)檢查試驗(yàn)機(jī)的同軸度，檢測(cè)同軸度時(shí)，先將檢驗(yàn)試樣即校驗(yàn)棒夾持在上下兩端夾具上，先加載一定力（約試驗(yàn)機(jī)量程的1%）后將同軸度測(cè)量?jī)x調(diào)零，再施加試驗(yàn)力至最大試驗(yàn)力的4%，然后通過(guò)變形測(cè)量裝置測(cè)量試樣的彈性變形來(lái)測(cè)出試驗(yàn)機(jī)的同軸度，其允許誤差是10%（自動(dòng)調(diào)心夾頭）或者15%（非自動(dòng)調(diào)心夾頭），如果是1級(jí)試驗(yàn)機(jī)首次檢定需要檢同軸度，其允差是12%和20%。目前市場(chǎng)上使用較多的國(guó)標(biāo)和美標(biāo)的同軸度測(cè)量?jī)x，二者主要區(qū)別是：檢測(cè)時(shí)，將校驗(yàn)棒夾持在上下夾具后，國(guó)標(biāo)的同軸度測(cè)量?jī)x是通過(guò)在校驗(yàn)棒中心位置裝夾上兩根相互垂直的引伸計(jì)來(lái)測(cè)量校驗(yàn)棒的變形量，從而求出其同軸度；而美標(biāo)的同軸度測(cè)量?jī)x則是通過(guò)校驗(yàn)棒的內(nèi)部上、中、下端分別安裝4個(gè)應(yīng)變片，通過(guò)應(yīng)變片來(lái)測(cè)得上、中、下端校驗(yàn)棒的變形量，取中端的變形量來(lái)求得同軸度。

2 總結(jié)

本文依據(jù)JJG 139-2014《拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》檢定規(guī)范闡述了檢定1級(jí)或0.5級(jí)試驗(yàn)機(jī)的主要檢定步驟及在檢定過(guò)程中所需注意的事項(xiàng)與技巧技能。除了上文提到的注意事項(xiàng)，在檢定過(guò)程還會(huì)遇見(jiàn)油泵無(wú)法供油，電機(jī)反向，限位卡住無(wú)法啟動(dòng)油泵等問(wèn)題，本文起個(gè)拋磚引玉作用，有待其他同仁分享檢定材料試驗(yàn)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)技巧。

【參考文獻(xiàn)】

[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 139-2014拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)[S].

[2]薛金.淺析萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度檢測(cè)方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，33.endprint