試驗(yàn)機(jī)增加相應(yīng)的試驗(yàn)夾具可以完成更多的試驗(yàn),關(guān)于夾具的相關(guān)應(yīng)用知識(shí),在這里做一個(gè)詳細(xì)的分析介紹。
一、試驗(yàn)機(jī)必須具備三個(gè)要素
有加力裝置:有夾具;有力值顯示裝置和記錄。可見(jiàn)夾具在試驗(yàn)機(jī)中的重要,我們通過(guò)夾具夾持試樣(或產(chǎn)品),通過(guò)加力裝置,力值顯示裝置和記錄來(lái)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(méi)有可靠的夾具,這些就無(wú)法判斷。夾具是試驗(yàn)機(jī)中根據(jù)材料試樣變化而一個(gè)經(jīng)常變化的部分,不同的材料需要不同的夾具,它是試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度高低的一個(gè)重要因素,合理正確的使用夾具有利于試驗(yàn)順利的進(jìn)行,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各行各業(yè)對(duì)材料的要求越來(lái)越高,致使新材料不斷的出現(xiàn),對(duì)夾具的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。夾具根據(jù)試驗(yàn)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。
二、夾具的基本性能
1.夾具對(duì)強(qiáng)度要求:
通過(guò)夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)對(duì)試樣進(jìn)行加力,夾具所能承受的試驗(yàn)力的大小是夾具的一個(gè)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(dòng)強(qiáng)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(yàn)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國(guó)內(nèi)最大的電子式
萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力為600KN,0.5級(jí)機(jī),試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲,大到直徑1m的PVC管材等,這就要求根據(jù)不同的試驗(yàn)力、試樣的形狀大小選擇設(shè)計(jì)不同的夾具。
2. 對(duì)夾具材料的要求:
①. 對(duì)一般的金屬及非金屬試樣, 夾具的鉗口直接與試樣接觸,一般都選用優(yōu)質(zhì)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(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚧慊鼗?、滲碳淬火等增加其強(qiáng)度、耐磨性. 有時(shí)也在鉗口處鑲裝特種鋼材,或在鉗口表面噴涂金鋼砂等。
②. 對(duì)一些小試驗(yàn)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,)
③. 夾具體一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼,通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)性能。有時(shí)為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時(shí)也采用鑄造結(jié)構(gòu)鑄鋼,鑄鋁等。
3. 對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的要求:
夾具的設(shè)計(jì)主要依據(jù)材料的試驗(yàn)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(shuō)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS…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(duì)試樣制樣及試驗(yàn)方法都有嚴(yán)格的規(guī)定,我們可以根據(jù)試樣及試驗(yàn)方法的不同設(shè)計(jì)不同的夾具。對(duì)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(jì)夾具。
三、夾具的結(jié)構(gòu)
夾具本身沒(méi)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(gè)平板夾緊,金屬薄板試樣可采用楔形夾緊方式,也可采用對(duì)夾夾緊方式),這和主機(jī)有明顯的區(qū)別,主機(jī)國(guó)內(nèi)、國(guó)外的大同小異,而夾具國(guó)外的、國(guó)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(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)的積累。國(guó)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(jià)格較高,處在高端市場(chǎng),而國(guó)內(nèi)的,如SANS的夾具,由于涉足行業(yè)廣,在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)分額大,在一定程度上可以取代國(guó)外的夾具,處在中高端市場(chǎng),但在一些新材料,特種材料用夾具上國(guó)內(nèi)與國(guó)外水平還有一定差距。力大,隨試驗(yàn)力增加。夾緊力隨之減小。
四、夾具適用性的判斷標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)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(duì)一種夾具,有時(shí)我們很難確定它到底更適合那種試樣,但不能說(shuō)沒(méi)有辦法,有以下幾點(diǎn)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(yàn)過(guò)程中,試樣斷點(diǎn)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)。
五、夾具設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)
鋼絲、鋼絞線由于試樣硬度高,內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)松散,在拉伸試驗(yàn)過(guò)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(yàn)力、大直徑的尼龍繩,由于變形過(guò)大,夾持困難,夾具的設(shè)計(jì)也是一個(gè)難點(diǎn)。
由于試驗(yàn)機(jī)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(jì)一直處在被動(dòng)的局面,我們每天都會(huì)碰到新材料,需要設(shè)計(jì)新的夾具,總結(jié)過(guò)去成功的經(jīng)驗(yàn)。