一、首先應(yīng)考慮需要測(cè)試材料拉力范圍。
拉力范圍的不同,決定了所使用傳感器的不同,也就決定了拉力機(jī)的結(jié)構(gòu),但此項(xiàng)對(duì)價(jià)格的影響不大(門式除外)。對(duì)于一般非金屬材料生產(chǎn)廠家,拉力范圍在5000牛頓的了就已經(jīng)足夠。因此選擇5000N以下的單臂或者雙柱就夠了.金屬材料可以選用10KN以上的雙柱試驗(yàn)機(jī).
二、 試驗(yàn)行程的問題。
根據(jù)非金屬材料需要測(cè)試的性能和要求,行程在800mm以內(nèi)就可以。特殊延伸率比較大的材料.比如硅膠.需要行程1200MM.(可以訂制)金屬材料伸長(zhǎng)率都比較小.不需要大行程.
三、 標(biāo)準(zhǔn)配置問題。
智能化的三種基本配置:主機(jī)、微電腦、還有打印機(jī),如果微電腦功能強(qiáng)可以直接打印。另外也可配備普通電腦。有了電腦,就可以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析,如數(shù)據(jù)編輯,局部放大,可調(diào)整報(bào)告形式,進(jìn)行成組式樣的統(tǒng)計(jì)分析。
如配用電腦,廠家應(yīng)給配備相應(yīng)軟件控制系統(tǒng)。
四、輸出結(jié)果。
試驗(yàn)結(jié)果輸出結(jié)果可任意設(shè)置:力值、伸長(zhǎng)率,抗拉強(qiáng)度、定力伸長(zhǎng)、定伸長(zhǎng)力值、屈服強(qiáng)度,彈性模量、試驗(yàn)力8項(xiàng)。這可以說是微電腦操作時(shí),輸出的全面的結(jié)果。國(guó)外一些廠家的產(chǎn)品,一般可以輸出這8項(xiàng)。國(guó)內(nèi)有的廠家可以輸出5-6項(xiàng),有的廠家就只能輸出大力值,平均值,小值三項(xiàng)。
五、在可做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上。
非金屬材料要求拉力機(jī)一機(jī)多用,即在配備不同夾具的基礎(chǔ)上,可做拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、剪切、180度剝離、90度剝離試驗(yàn)。
市面上有一些拉力機(jī)除以上項(xiàng)目外,因其傳感器精度高(有的達(dá)到十萬分之三以內(nèi))還開發(fā)出了可以測(cè)試摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)測(cè)試儀。
六、產(chǎn)品機(jī)械主要配置:
傳動(dòng),有絲杠傳動(dòng)和齒條傳動(dòng),前者昂貴,用于高精度,測(cè)試重復(fù)性高;后者便宜,用于低精度,測(cè)試重復(fù)性低。
絲杠,對(duì)拉力精度測(cè)量具有決定作用。一般的有滾珠絲杠,梯形絲杠,一般絲杠。其中,滾珠絲杠的度高,但是其性能的發(fā)揮要靠電腦伺服系統(tǒng)操作才能發(fā)揮,整套價(jià)格也比較昂貴。采用一般絲杠和梯形絲杠就可以達(dá)到非金屬材料所要求的精度,即0.5-1%精度。
傳動(dòng),有齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng),前者昂貴,用于高精度;后者便宜,用于低精度。
傳感器,主要成本在于壽命,光電感應(yīng)是其中比較*的技術(shù),一般可用十萬次以上,進(jìn)口和國(guó)內(nèi)部分合資廠家可以達(dá)到。
七、試驗(yàn)速度。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同材料有不一樣的試驗(yàn)速度, 市面設(shè)備有的在10~500 mm/min,有的在0.01~500 mm/min,前者一般使用普通調(diào)速系統(tǒng),成本較低,粗糙影響精度;后者使用伺服系統(tǒng),價(jià)格昂貴,精度高,對(duì)于非金屬材料企業(yè),選用伺服系統(tǒng),調(diào)速范圍1~500mm/min的就足夠了,這樣既不影響精度,價(jià)格又在合理范圍之內(nèi)。
八、測(cè)量精度。
精度問題,包括測(cè)力精度,速度精度,變形精度,位移精度。這些精度值高都可達(dá)到正負(fù)0.5。但對(duì)于一般廠家,達(dá)到1%精度就足夠了。另外,力值分辨率幾乎都能達(dá)到十萬分之一。
目前市場(chǎng)上用于檢測(cè)材料拉伸性能的拉力試驗(yàn)機(jī)很多,但是并非所有的試驗(yàn)機(jī)都適合各種材料的拉伸試驗(yàn),本文結(jié)合我國(guó)材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),分析了選擇非金屬材料檢測(cè)的拉力機(jī)時(shí)應(yīng)尤其關(guān)注的指標(biāo)。
塑料和橡膠的拉伸性能是其力學(xué)性能中重要、基本的性能之一,它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場(chǎng)合。拉伸性能的好壞,可以通過拉伸試驗(yàn)來檢測(cè)。
1、高分子聚合物的拉伸性能
作為材料使用時(shí)要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能??梢哉f,對(duì)于高分子聚合物的大部分應(yīng)用而言,力學(xué)性能比其他物理性能顯得更為重要。
高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍寬的力學(xué)性質(zhì),這是由于高聚物由長(zhǎng)鏈分子組成,分子運(yùn)動(dòng)具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長(zhǎng)率,一般PE的斷裂伸長(zhǎng)率在90%~950%(其中線性低密度聚乙烯LLDPE的伸長(zhǎng)率較高),通過特殊的制作工藝,部分材料的伸長(zhǎng)率可在1000%之上,而普通高聚物材料的斷裂伸長(zhǎng)率也多在50%~100%之間。通常對(duì)材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2、拉伸試驗(yàn)
拉伸試驗(yàn)(應(yīng)力-應(yīng)變?cè)囼?yàn))一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個(gè)間隔一定距離的夾具上,兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣,測(cè)定試樣上的應(yīng)力變化,直到試樣破壞為止。
拉伸試驗(yàn)是研究材料力學(xué)強(qiáng)度廣泛使用的方法之一,需要使用恒速運(yùn)動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)。按載荷測(cè)定方式的不同,拉力試驗(yàn)機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗(yàn)機(jī)和電子拉力試驗(yàn)機(jī)兩類,目前使用較多的是電子拉力試驗(yàn)機(jī)。
3、電子拉力試驗(yàn)機(jī)選擇指標(biāo)
由于非金屬材料主要是高分子聚合物或它的相關(guān)材料,如前所述高聚物材料的伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料,因此檢測(cè)高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測(cè)拉力機(jī)有一定的差別,尤其需要注意的是電子拉力機(jī)的有效行程以及試樣夾具兩方面。
3.1 有效行程
在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí),所用試樣的尺寸雖然小,但材料的伸長(zhǎng)率普遍比較高,因此用于檢測(cè)軟包裝材料的拉伸性能需要配備行程較大的拉力機(jī),否則夾具運(yùn)行可能會(huì)超過行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中給出的斷裂伸長(zhǎng)率或屈服伸長(zhǎng)率(εt,單位是%)的計(jì)算公式,
εt=[L-L0*100]/ L0
式中:εt是斷裂伸長(zhǎng)率或是屈服伸長(zhǎng)率;
L是試樣斷裂時(shí)或屈服時(shí)標(biāo)線間的距離;
L0是標(biāo)線間的距離。
需要注意的是在伸長(zhǎng)率的計(jì)算中,我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線間的伸長(zhǎng)量。標(biāo)線是通過打印或手工的方式畫在制取完成的試樣上的(標(biāo)線的添加應(yīng)對(duì)試樣不產(chǎn)生任何影響),而標(biāo)線間的距離是多少呢?不同的標(biāo)準(zhǔn)給出的這一距離大多存在一定的差異,而同一標(biāo)準(zhǔn)中也是往往針對(duì)不同的材料給出不同的試樣尺寸,因此標(biāo)線之間的距離也是不同的,不過這樣有利于檢測(cè)伸長(zhǎng)率非常大或非常小的材料并得到的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于塑料薄膜,標(biāo)線之間的距離通常是在25~50mm之間。
由于試樣在拉伸試驗(yàn)中變形伸長(zhǎng)不僅僅是在標(biāo)線之內(nèi),凡是在兩夾具之間的試樣都會(huì)得到不同程度的拉伸變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線距離相對(duì)應(yīng)的夾具間的初始距離在80~115mm以內(nèi),如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(zhǎng)率并假設(shè)為500%,則拉力機(jī)的有效行程需在480~690mm才能保證試驗(yàn)的正常進(jìn)行。
筆者對(duì)目前市場(chǎng)上出售的電子拉力機(jī)的有效行程進(jìn)行了隨機(jī)調(diào)查,在所調(diào)查的國(guó)內(nèi)外幾個(gè)品牌的72臺(tái)拉力機(jī)中,行程范圍分布在400mm以下的設(shè)備,占13.9%;行程在400~700mm的設(shè)備,占71.9%;行程在701~1000mm的設(shè)備,占10.8%;行程在1000mm以上的設(shè)備,僅占3.4%。然而在這次統(tǒng)計(jì)的電子拉力機(jī)中,大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測(cè),部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗(yàn)中。
3.2 試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中對(duì)夾具的描述為:“試驗(yàn)機(jī)應(yīng)備有適當(dāng)?shù)膴A具,該夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂,施加任何負(fù)荷時(shí),試驗(yàn)機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對(duì)準(zhǔn)成一條線,以使試樣的長(zhǎng)軸與通過夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩夾具中,使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合,并且要松緊適宜,以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內(nèi)。夾具內(nèi)應(yīng)襯橡膠之類的彈性材料。"由于高聚物材料力學(xué)性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測(cè)的試樣厚度非常薄,一般的夾具無法滿足要求,使用不當(dāng)會(huì)引起試樣在夾具處斷裂致使試驗(yàn)失敗。
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