很多企業(yè)在對板材進(jìn)行力學(xué)性能測試過程中，通常采用性能穩(wěn)定的試樣來作設(shè)備精度管理之用，也就是選定一批性能穩(wěn)定的試樣作為標(biāo)準(zhǔn)試樣，其值一般在較小的偏差范圍內(nèi)波動，通過對這些試樣的測試，如果所得結(jié)果嚴(yán)重偏離已知數(shù)值，那就可確定該設(shè)備的測量系統(tǒng)的精度狀態(tài)已不能滿足生產(chǎn)所需，拉力機(jī)有4～5個數(shù)值，通過比較這些值就能反映整臺拉力機(jī)的精度狀態(tài)是否理想，這4～5個值之中r值是很具代表性的一個值。（所謂的r值就是塑性應(yīng)變比）下文我們就來介紹一下如何通過r值的穩(wěn)定性來判斷拉力機(jī)的狀態(tài)。
拉力機(jī)工值的計算公式：
r=In[bo/b]/In[Lb/Lobo] (1)
式中，bo為初始寬度；b為拉伸后寬度；Lo為初始標(biāo)距；L為拉伸后長度。
我們可以看到，這個值和長度引伸儀，寬度引伸儀，截面積測量臺幾個測量單位都有密不可分的關(guān)系，只要該數(shù)據(jù)在控制指標(biāo)范圍之內(nèi)，那么對應(yīng)的測量系統(tǒng)總體是符合測試要求的。結(jié)合金屬拉力試驗(yàn)機(jī)我們來分析一下各個測量系統(tǒng)如何對工值產(chǎn)生影響，及產(chǎn)生影響后如何調(diào)整。
一.橫截面測量儀對r值產(chǎn)生的影響及調(diào)整：
橫截面測量儀測量結(jié)果為試樣寬度和厚度，寬度是公式(1)中的寬度bo，厚度定義為ao，由于公式(1)是由公式r=In[bo/b]/In[ao/a]演化而來(依據(jù)體積不變的原理久即厚度變化可以由試樣的長度和寬度變化來體現(xiàn)，因此厚度的因素在此環(huán)節(jié)中可以忽略掉。接著來分析寬度，假設(shè)寬度測量有問題，在公式(1)中體現(xiàn)為bo出現(xiàn)異常，bo大于實(shí)際值，那工值偏大;反之則偏小。當(dāng)然這是在其他因素相對穩(wěn)定的請況下，我們就可認(rèn)為該設(shè)備橫截面測量儀精度出現(xiàn)問題，需要做必須的調(diào)整工作。以目前我們所使用的ZWICK橫截面測量儀為例，該測量儀主要是以兩對光柵作為測量部件，輔以自動驅(qū)動系統(tǒng)，如圖1所示。
橫截面測量儀測試分析
如上圖所示，寬度測量產(chǎn)生誤差的原因主要是1號光柵兩個不能保持在同一軸線方向，導(dǎo)致測量值產(chǎn)生誤差，因此保持兩個光柵在同一軸線上是調(diào)整的主要工作，此調(diào)整工作要借助于設(shè)備自身提供的標(biāo)準(zhǔn)測量塊，每次調(diào)整完都要進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)定工作，以保證該部件的精度。
二.長度引伸儀對州值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
a.測量過程中對r值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
長度引伸儀測量試樣在拉伸過程中的長度變形，一般以△L來表示，這個變形量加上初始標(biāo)距，就是試樣拉伸后的長度，即L=△L+Lo，公式(1)中L值的準(zhǔn)確與否也和r值的大小有直接關(guān)系，由此可見長度引伸儀也是影響r值的關(guān)鍵因素。由于工值是反映試樣延軸向拉伸到產(chǎn)生均勻塑性變形時，試樣標(biāo)距內(nèi)寬度的真實(shí)應(yīng)變與厚度的真實(shí)應(yīng)變之比，試樣延軸向拉伸到17%時取值，如果△L測量上產(chǎn)生一定的偏差，也就等于誤取寬度變形的值，最終也就影響到r值，所以在確定其他元素正常的情況下，r值異常也能反映長度測量元器件狀態(tài)情況。同樣以ZW ICK拉力機(jī)長度引伸儀為例，其測量部件主要是長度光柵，然后通過杠桿原理取得長度測量值。測量原理如圖2所示，引伸計內(nèi)部是一杠桿原理組成的傳動機(jī)構(gòu)，試樣變形長度為光柵移動距離乘以一定比例常數(shù)所得，該比例常數(shù)為引伸計臂長在支點(diǎn)兩端之比。
如果△L測量產(chǎn)生異常，ZW ICK引伸計調(diào)整主要著眼于以下幾點(diǎn)：
(1)支點(diǎn)的靈活性。ZW ICK的支點(diǎn)采用滾珠軸承和引伸計臂連接，一般相對運(yùn)動比較靈活，看他是否正常，可以在不夾持試樣的工作狀態(tài)下?lián)軇右煊嫳塾^察其運(yùn)動是否靈活，進(jìn)一步判斷軸承的狀態(tài)，如產(chǎn)生問題可更換該軸承。
(2)引伸計夾持試樣的松緊度。引伸計正常狀態(tài)應(yīng)該是跟隨試樣的變形而一起移動。保證引伸計隨動性主要通過一組彈簧來實(shí)現(xiàn)，如果彈簧彈性不足，那就會影響引伸計臂的夾持力，最終導(dǎo)致試樣和引伸計之間產(chǎn)生相對滑動，也就是通常所說的打滑，所得出的數(shù)據(jù)肯定要小于真實(shí)數(shù)據(jù)，造成測量誤差，因此保證試樣和引伸計之間的相對固定在△L測量過程中是十分關(guān)鍵的。
(3)光柵測量桿的潤滑度。光柵是靠光柵桿自重來實(shí)現(xiàn)位移測量，在試樣不斷伸長的過程中，光柵桿由于自重的原因也不斷伸長，相應(yīng)的位移數(shù)據(jù)也會隨之產(chǎn)生，如果光柵桿不夠潤滑的話，其自重不足以驅(qū)動該桿移動，因此△L測量就會發(fā)生偏差，保持光柵桿的潤滑也是十分重要的調(diào)整手段。
b. Lo設(shè)定過程中對r值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
進(jìn)入21世紀(jì)后，各企業(yè)裝備的引伸計基本上都更換成自動形式，何謂自動引伸計呢，由于目前的試樣測試標(biāo)準(zhǔn)繁多，每種標(biāo)準(zhǔn)對初始標(biāo)距要求不同，因此從工作效率方面要求單個引伸計要具備適應(yīng)多種標(biāo)距測量的能力，因此這種能在不同標(biāo)距間實(shí)現(xiàn)自動切換的引伸計就普及起來，這種引伸計也就是自動引伸計。由于其自動定位的緣故，也就存在著定位精度這個問題，定位精度對值有影響嗎，我們來分析一下公式(1)中初始標(biāo)距定位精度也就是Lo的定位精度，計算公式中的Lo為系統(tǒng)設(shè)定數(shù)值直接參與計算，由于實(shí)際的Lo要依靠自動定位傳動系統(tǒng)定位獲得，和理想數(shù)值之間肯定存在精度誤差，而△L是基于理想Lo的變形百分比而獲取的，因此實(shí)際的伸長量L會產(chǎn)生誤差(L=Lo+△L)也就最終導(dǎo)致r值會產(chǎn)生誤差，我們一般對定位精度有0.5%的正負(fù)精度要求，從數(shù)據(jù)上分析在該精度控制范圍內(nèi)定位精度對工值影響較小。
如果Lo的精度超出這個范圍，假設(shè)其他因素穩(wěn)定的前提下，植會出現(xiàn)異常，因此調(diào)節(jié)Lo定位精度也是保證r值穩(wěn)定的一個重要手段。以我們自動引伸計Marco為例，該引伸計主要通過機(jī)械和電氣系統(tǒng)連調(diào)來保證Lo的定位精度。
引伸計通過電氣部分來驅(qū)動絲杠獲取預(yù)先設(shè)定的標(biāo)距，其驅(qū)動過程中，電氣原因和機(jī)械原因都可能導(dǎo)致定位精度下降，從以往的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)來看，機(jī)械部分只要對傳動絲杠保持適當(dāng)潤滑即可保證其可靠性，調(diào)節(jié)主要通過調(diào)節(jié)電氣部分來實(shí)現(xiàn)，Marco的絲杠連接一高精度電位器，絲杠運(yùn)行的直線距離通過電位器換算成對應(yīng)的電位U:計算機(jī)對設(shè)定標(biāo)距提供一個電位U兩個值通過比較所得卿(△U=U-U')即是驅(qū)動絲杠運(yùn)行的電壓信號，如差值為0V，則系統(tǒng)認(rèn)為標(biāo)距已達(dá)到設(shè)定值。由于電子元件性能下降等原因，如果電氣信號認(rèn)為已到位，而實(shí)際移動距離尚未滿足精度要求，于是就產(chǎn)生了誤差?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電路中預(yù)設(shè)的可調(diào)電位器來實(shí)現(xiàn)精度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)前首先要測量一下可調(diào)電位器輸出端電位，然后通過手動方式旋轉(zhuǎn)傳動絲杠，使其盡量接近預(yù)設(shè)標(biāo)距數(shù)值，這時可調(diào)電位器端的電位會產(chǎn)生變化，當(dāng)確保實(shí)際標(biāo)距和設(shè)定標(biāo)距間的誤差控制在精度范圍內(nèi)以后，調(diào)節(jié)可調(diào)電位器使其對應(yīng)電位數(shù)值回復(fù)到調(diào)節(jié)前，反復(fù)調(diào)節(jié)幾次，就能獲得精度可靠的標(biāo)距。
三.寬度引伸計對州值產(chǎn)生的影響及調(diào)整
寬度引伸計由于測量上的問題也會對r值產(chǎn)生影響，由于寬度引伸計對寬度變形的跟蹤好壞直接影響△b的取值，而△b也是對r值的精度有直接影響，因此寬度引伸計與試樣之間接觸的緊密程度十分關(guān)鍵，從我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，寬度引伸計機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性很重要，從ZW ICK的寬度引伸計來看，其機(jī)械結(jié)構(gòu)相對比較合理，從接觸試樣的觸腳和光柵的隨動機(jī)構(gòu)等部件相對比較可靠，在平常的維護(hù)中注意元件之間的潤滑即可保證其工作的可靠性，關(guān)鍵就是固定觸腳的軸承必須保持其靈活性，如果產(chǎn)生問題必須更換，否則會影響工值的精度。
總結(jié)：上述三大因素是影響拉力試驗(yàn)機(jī)精度的主要元素，反之通過對已知r值等結(jié)果試樣的測試比較也可以判斷整臺拉力試驗(yàn)機(jī)的功能精度是否符合測試要求，我們正是通過這種手段有效地控制了拉力試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)，保證了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2018-09-23 瀏覽：
