試驗(yàn)機(jī)檢定和檢測(cè)過(guò)程中易被忽視的問(wèn)題

【摘要】 本文通過(guò)闡述試驗(yàn)機(jī)檢定過(guò)程中容易被忽略的檢測(cè)條件和方法，尤其是配套工裝的結(jié)構(gòu)和形式，幾種典型的工裝的形式和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了其中的原因從而提高試驗(yàn)機(jī)在檢測(cè)中的準(zhǔn)確度。

【關(guān)鍵詞】 試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)方法;配套工裝;典型工裝

Abstract： In this paper， the testing conditions and methods which are easy to be ignored in the testing process of the testing machine， especially the structure and form of the matching tool， are described， several typical forms of tooling and their advantages and disadvantages are analyzed to improve the accuracy of testing machine.

Key words： testing machine testing method;matching tooling;typical tooling

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，航天航空、汽車(chē)、鋼鐵、紡織、食品包裝等輕工部門(mén)也茁壯發(fā)展，各類(lèi)試驗(yàn)機(jī)被廣泛應(yīng)用，例如對(duì)防火門(mén)壓板強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)、紙箱抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)、各大鋼廠的鋼鐵材料性能試驗(yàn)等，而檢定對(duì)試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度要求較高，當(dāng)今試驗(yàn)機(jī)的基本技術(shù)指標(biāo)如準(zhǔn)確度等級(jí)（最高0.5級(jí)）、閉環(huán)反饋伺服控制、功能依據(jù)客戶要求設(shè)定、結(jié)構(gòu)框架等技術(shù)已很成熟，而影響其準(zhǔn)確度等級(jí)的因素往往出現(xiàn)在其檢測(cè)方法和配套工裝上，例如試驗(yàn)加持過(guò)程中的力是否需要清零，在檢測(cè)過(guò)程中是否按規(guī)程要求預(yù)壓或者預(yù)拉三次，工裝的設(shè)計(jì)和形式是否合理等，這些關(guān)鍵的問(wèn)題在檢測(cè)過(guò)程中往往被忽視，從而容易導(dǎo)致檢定或者檢測(cè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確

1 檢測(cè)方法的帶來(lái)的影響

1.1 試驗(yàn)加持過(guò)程中的力是否需要清零

操作者或者計(jì)量檢定部門(mén)人員在用拉力試驗(yàn)機(jī)做普通拉伸試驗(yàn)或者計(jì)量檢定時(shí)，基本的操作如下，當(dāng)使用上下夾頭類(lèi)型的工裝，上下夾頭在夾緊產(chǎn)品試樣或者標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀時(shí)，這個(gè)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加力，根據(jù)產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的結(jié)構(gòu)和夾持方式的不同，這個(gè)力大小不一致，很多操作者和計(jì)量檢定人員對(duì)于夾持這一過(guò)程中產(chǎn)生的附加力是否要清零這點(diǎn)不大清楚，一部分認(rèn)為應(yīng)該清零，一部分人認(rèn)為不應(yīng)該清零，還有一部分人認(rèn)為清不清零都可以，產(chǎn)生的力不影響最終的測(cè)量結(jié)果，不管是清零還是不清零也大部分無(wú)法解釋這么做的原因。

分析結(jié)果如下：拉力試驗(yàn)機(jī)在做試驗(yàn)或者檢定前的清零其實(shí)對(duì)最終的檢測(cè)結(jié)果有很大影響，因?yàn)檫@個(gè)力是恒定的，屬于系統(tǒng)誤差，對(duì)大力值影響較小，但是對(duì)小力值來(lái)說(shuō)，這個(gè)恒定的系統(tǒng)誤差會(huì)使檢測(cè)數(shù)據(jù)變得不是線性，從而極易造成檢測(cè)結(jié)果或者檢定結(jié)果超差。

很多試驗(yàn)機(jī)廠家在給客戶培訓(xùn)的時(shí)候?yàn)榱耸∈?，?huì)直接讓客戶夾持完產(chǎn)品后對(duì)所有數(shù)據(jù)清零后開(kāi)始測(cè)試，其實(shí)這是錯(cuò)誤的，正確的做法應(yīng)該是先將試樣一端先夾持在有傳感器的夾頭上，試驗(yàn)機(jī)力清零，然后夾持傳感器另一端。兩端夾持好后不再清零，直接開(kāi)始試驗(yàn)。

具體原因如下：檢測(cè)產(chǎn)品或者力傳感器一端的夾具先進(jìn)行夾持，這時(shí)候產(chǎn)品或者力傳感器并沒(méi)有受到任何外力作用，所以產(chǎn)品未受力、力傳感器顯示儀表顯示為零，當(dāng)對(duì)產(chǎn)品或者傳感器另一端進(jìn)行夾持時(shí)，這時(shí)整個(gè)產(chǎn)品或者力傳感器處在兩個(gè)夾具之間的部分已經(jīng)受力，或者說(shuō)在夾持的過(guò)程中已經(jīng)讓夾具對(duì)產(chǎn)品或力傳感器產(chǎn)生了軸向的初始力，所以此時(shí)拉力試驗(yàn)機(jī)就不能再清零了，如果清零就相當(dāng)于消除了這個(gè)初始力，那么對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)或者檢定的結(jié)果的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響

1.2 在檢測(cè)過(guò)程中是否按規(guī)程要求預(yù)壓或者預(yù)拉三次

有很多計(jì)量檢定部門(mén)人員在檢定試驗(yàn)機(jī)過(guò)程中認(rèn)為力傳感器在使用時(shí)只要預(yù)熱就可以了，無(wú)需進(jìn)行預(yù)壓或者預(yù)拉的操作。其實(shí)這么做是不對(duì)的。具體原因如下：

1）不符合JJG 139-2014《拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》[1]和JJG 475-2008《電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》[2]的要求，規(guī)程明確要求在檢定前進(jìn)行預(yù)壓或者預(yù)拉三次。

2）應(yīng)變式測(cè)力儀是由力傳感器、線路和指示器三部分組成。從力傳感器方面來(lái)考慮需要預(yù)壓或者預(yù)拉三次，主要是因?yàn)閼?yīng)變式力傳感器的彈性體是柱形的，預(yù)壓或者預(yù)拉三次，可以有效的消除其彈性滯后。

3）通過(guò)檢定回零誤差，可以發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)在預(yù)壓三遍前后是有變化的，這一變化對(duì)小量程的力傳感器影響巨大。

檢定拉力、壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行預(yù)壓或者預(yù)拉三次是有必要的。

2 工裝的設(shè)計(jì)和形式是否合理

2.1 典型的工裝形式

1）剛性工裝

如圖1（a）工裝頂端與試驗(yàn)機(jī)的力傳感器由螺紋連接，工裝由一平板和圓柱鋼螺紋連接組成。檢定時(shí)，試驗(yàn)機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀通過(guò)工裝對(duì)接，由于橫梁移動(dòng)移動(dòng)速度要低于2 mm/min，因此工裝在檢定過(guò)程中的變形忽略不計(jì)，力傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀變形量趨于一致，實(shí)現(xiàn)力的加載。

2）彈簧連接的工裝

如圖1（b）工裝頂端與試驗(yàn)機(jī)力傳感器由螺紋連接，工裝由兩標(biāo)準(zhǔn)平板（兩平板之間有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鋼球）通過(guò)彈簧與螺釘螺紋鏈接組成。檢定時(shí)，橫梁緩慢向下移動(dòng)，下平板與被測(cè)物不動(dòng)，上平板緩慢壓到鋼球之上，鋼球接觸上平板后，工裝形成一剛性連接，使力傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀變形量保持一致，實(shí)現(xiàn)力的加載。

3）球轉(zhuǎn)接頭的剛性工裝

如圖1（c）工裝頂端與試驗(yàn)機(jī)力傳感器螺紋連接?？箟簥A具由圓柱鋼、球頭、螺套、平板組成。圓柱鋼下端有一球頭，通過(guò)球頭與下平板螺套連接，且球頭與螺套之間間隙非常小，當(dāng)橫梁緩慢向下移動(dòng)時(shí)，下平板與試件接觸，通過(guò)球頭傳遞力值，使力傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀變形量保持一致。

2.2 三種工裝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

1）剛性工裝

優(yōu)點(diǎn)：基本不發(fā)生變形，可以通過(guò)橫梁的慢速移動(dòng)使力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的變形量保持一致。

缺點(diǎn)：a.由于某些原因傳感器或者工裝發(fā)生變形時(shí)，當(dāng)檢測(cè)產(chǎn)品時(shí)，橫梁移動(dòng)過(guò)程中力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀同軸度產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致了側(cè)向力，影響檢測(cè)結(jié)果;b.用戶使用工裝時(shí)，有可能遇到如非平面產(chǎn)品，由于抗壓強(qiáng)度和試驗(yàn)力和作用面積有關(guān)，由于工裝的不可變形性，導(dǎo)致測(cè)量面積變小，從而就會(huì)造成實(shí)際測(cè)量的抗壓強(qiáng)度的變高。

2）彈簧連接的工裝

優(yōu)點(diǎn)：可以自動(dòng)調(diào)節(jié)水平，保證檢測(cè)過(guò)程中的產(chǎn)品的受力狀態(tài)不變。

缺點(diǎn)：由于使用不恰當(dāng)或者裝卸次數(shù)過(guò)頻，致使連接彈簧的長(zhǎng)度不一致，導(dǎo)致彈簧對(duì)平板的作用力不一致，使上平板產(chǎn)生微小變形，從而影響了試驗(yàn)機(jī)和被測(cè)產(chǎn)品的作用線不同軸，產(chǎn)生了側(cè)向力。

3）球轉(zhuǎn)接頭的工裝

這類(lèi)工裝在實(shí)際使用中，更為廣泛，可以很好地自動(dòng)調(diào)整上平板和被測(cè)產(chǎn)品在同一水平面上，通過(guò)球頭可以保證平板與被測(cè)產(chǎn)品保持水平，保證了作用面積與試驗(yàn)力的準(zhǔn)確性，但是使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)球頭和螺套會(huì)發(fā)生磨損，從而導(dǎo)致間隙過(guò)大，影響測(cè)量的精確度。

3 小結(jié)

本文通過(guò)提出試驗(yàn)機(jī)的檢定和檢測(cè)過(guò)程中易被忽視的幾個(gè)重要問(wèn)題，剖析了問(wèn)題發(fā)生的原因，對(duì)實(shí)際的檢定和檢測(cè)工作具有一定的指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 拉力、壓力萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程：JJG 139-2014[S].

[2] 電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程：JJG 475-2008[S].

【作者簡(jiǎn)介】李修竹（1976-），男，工程師，本科，研究方向?yàn)橛?jì)量管理與計(jì)量檢測(cè)。