萬能材料試驗(yàn)機(jī)示值誤差與常見故障調(diào)整

李艷軍

（山西省長治市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測試所，山西 長治 046000）

萬能材料試驗(yàn)機(jī)用于金屬、非金屬等各種材料試樣的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗(yàn)，廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)、建筑工程、路橋建設(shè)等等，成為一種不可缺少的重要測量設(shè)備。在長期頻繁的使用中，萬能材料試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生示值誤差超差，影響了使用。以下介紹我們在日常檢定工作中遇到萬能材料試驗(yàn)機(jī)示值超差時(shí)，誤差產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的消除方法。

一、萬能材料試驗(yàn)機(jī)概述

作為一種獨(dú)立的產(chǎn)品，自動(dòng)化材料試驗(yàn)機(jī)最早出現(xiàn)于西歐。在對材料的機(jī)械性能進(jìn)行測定時(shí)，液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)是必備設(shè)備之一，其使用歷史已有上百年。實(shí)踐證明，這種設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬和非金屬進(jìn)行各類試驗(yàn)，如：拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)以及彎曲試驗(yàn)等；能夠?qū)崿F(xiàn)對材料強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的測定?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步提高了機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平，相應(yīng)材料的機(jī)械性能試驗(yàn)也朝著越來越精確的方向發(fā)展，其要求也越來越高，尤其是在試驗(yàn)精度以及數(shù)據(jù)處理上的要求更加嚴(yán)格。一些新型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，但是受價(jià)格等外界因素的影響，很多相關(guān)單位還不能及時(shí)的將其設(shè)備更換成這些新出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一些規(guī)模較小的企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)。盡管該試驗(yàn)機(jī)技術(shù)較為落后，具有較為龐大的體積，但其優(yōu)點(diǎn)也不容忽視。如：具有較為方便的操作，油壓系統(tǒng)的使用壽命較長。因此，很多這種試驗(yàn)機(jī)的使用者希望能夠不更換設(shè)備，通過升級改造的方法進(jìn)行設(shè)備的升級，使其適用于新環(huán)境中，滿足精度要求，從而節(jié)省成本。

二、萬能材料試驗(yàn)機(jī)示值常見誤差分析

（一）引伸計(jì)檢定和使用過程中有應(yīng)變誤差

電子萬能試驗(yàn)機(jī)，在實(shí)際使用的過程中，不可避免的會(huì)存在著一些問題，測試結(jié)果出現(xiàn)偏差，是最為常見的問題之一。引伸計(jì)，是電子萬能試驗(yàn)機(jī)中的重要組成部分，對電子萬能試驗(yàn)機(jī)的實(shí)際使用效果具有較高的影響和作用。在進(jìn)行金屬方面材料的強(qiáng)度測試工作時(shí)，當(dāng)前普遍使用的都是電子引伸計(jì)測量試樣變形。引伸計(jì)，在實(shí)際進(jìn)行測量的過程中，其自身的準(zhǔn)確性，會(huì)在很大程度上影響到所測量對象的強(qiáng)度結(jié)果。試樣中的引伸變化情況，達(dá)到規(guī)定的變形標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再進(jìn)行對應(yīng)強(qiáng)度結(jié)果的計(jì)算。引伸計(jì)處于不夠良好的工作狀態(tài)，會(huì)對變形曲線和拉伸力的實(shí)際情況造成一定影響，這同時(shí)會(huì)對具體的測試結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)誤差，通常情況下都是由這幾個(gè)原因造成的：引伸計(jì)刀口的保護(hù)工作沒有做好，刀刃等結(jié)構(gòu)方面受到磨損，在某些情況下影響到引伸計(jì)的標(biāo)距，因而需要針對引伸計(jì)的刀口進(jìn)行及時(shí)的檢查和維修工作，必要時(shí)進(jìn)行更換；引伸計(jì)的初始安裝狀態(tài)不符合相關(guān)規(guī)定，達(dá)不到一定標(biāo)準(zhǔn)；式樣在進(jìn)行夾緊工作時(shí)受到附加載荷的影響。

（二）加荷速度影響到校準(zhǔn)的具體結(jié)果

通常情況下，應(yīng)用電子萬能試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行測試的項(xiàng)目都是彎曲強(qiáng)度和模量、拉伸強(qiáng)度和拉伸模量等方面。電子萬能試驗(yàn)機(jī)在進(jìn)行測試工作的過程中，通常都是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集工作的，試驗(yàn)力的閉環(huán)控制工作，對于電子萬能試驗(yàn)機(jī)的整體效果具有重要影響。電子萬能試驗(yàn)機(jī)在實(shí)際使用的過程中，運(yùn)行的速度較快，因而當(dāng)驟然停止工作時(shí)，其自身的加荷速度將會(huì)影響到校準(zhǔn)工作的實(shí)際結(jié)果，誤差情況在所難免。電子萬能試驗(yàn)機(jī)自身設(shè)定的橫梁速度也較快，對于校準(zhǔn)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生一定的不利影響。

三、萬能材料試驗(yàn)機(jī)在定期檢定中存在的問題與原因分析

（一）檢定問題

在大量的實(shí)踐中，試驗(yàn)機(jī)的檢定的測試中因?yàn)楦鱾€(gè)因素可以導(dǎo)致其檢測的誤差增加，進(jìn)而影響其檢定的結(jié)論。其中問題多出在使用頻率較高或使用時(shí)間較長的設(shè)備中。在實(shí)際檢定中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)機(jī)在使用中量程范圍小時(shí)其誤差較小，而試驗(yàn)量程增加接近最大時(shí)就會(huì)增加誤差而超過規(guī)范。在試驗(yàn)檢定的時(shí)候規(guī)定，試驗(yàn)機(jī)在外觀與安全性能上必須保證，并且在試驗(yàn)機(jī)的工作臺上安裝標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)，調(diào)整試驗(yàn)時(shí)儀器的指針歸零點(diǎn)和平衡砣，滿足規(guī)范后應(yīng)進(jìn)行3次預(yù)壓，直至試驗(yàn)機(jī)的刻度盤獲得最大應(yīng)力檢驗(yàn)。然后連續(xù)對儀器進(jìn)行3次測試，試驗(yàn)載荷值，進(jìn)行計(jì)算并獲得此試驗(yàn)機(jī)的示值誤差、示值重復(fù)性誤差。但是在實(shí)際的檢定中采集到的首次試驗(yàn)數(shù)據(jù)往往會(huì)超過此類型試驗(yàn)機(jī)的規(guī)定誤差范圍，特別是每個(gè)刻度盤的最大量程會(huì)出現(xiàn)示值誤差。

（二）誤差出現(xiàn)的原因

針對問題，在檢定的過程中對出現(xiàn)問題的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了分組測定與分析，通過最大量程點(diǎn)上事先進(jìn)行測試，然后針對問題進(jìn)行檢定，這樣就降低了誤差出現(xiàn)的幾率并提高了檢定的效率?？偨Y(jié)前面的試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)與檢定過程，分析出現(xiàn)此類情況的原因有：操作因素，即在檢定的過程中因?yàn)榫哂薪?jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)員會(huì)根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算，試驗(yàn)力值接近最大量程的時(shí)候就會(huì)更換與之相應(yīng)的刻度盤，即大一級的刻度盤或大一級的試驗(yàn)儀器，所以測量的時(shí)候活塞、測力活塞的工作總是不能達(dá)到最大的量程點(diǎn)，時(shí)間一長設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)特定位置的磨損，在經(jīng)常使用的量程區(qū)域磨損大而大量程則磨損小，無形中影響了摩擦力的改變，因此，引起了大量程段的示值誤差；另外一點(diǎn)是因?yàn)榱砍谭秶?，活塞不能達(dá)到最大量程段，使此位置的側(cè)壁出現(xiàn)了污染，或測力擺錘軸與測力活塞連桿之間出現(xiàn)凹槽污染，這樣就增加了摩擦力，因此，最大量程點(diǎn)的測力示值誤差顯示偏低。這就是造成檢定誤差的普遍因素。

四、結(jié)語

總而言之，在采用萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行材料的檢定時(shí)，因?yàn)椴淮_定度的評定需要考慮眾多因素，并且計(jì)算以及分析過程非常復(fù)雜，這就要求檢定人員不斷的加強(qiáng)學(xué)習(xí)，并在實(shí)踐的過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，以此提高自身的專業(yè)技能水平和素質(zhì)水平。當(dāng)然，文章對萬能試驗(yàn)機(jī)示值誤差不確定度的分析可能還存在不足，希望相關(guān)研究人員予以批評與指正。