試驗機(jī)夾具的選擇

1、一、試驗機(jī)必須具備三個要素:有加力裝置：有夾具有力值顯示裝置和記錄?？梢妸A具在試驗機(jī)中的重要性，我們通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)，通過加力裝置，力值顯示裝置和記錄來判斷材料(或成品)是否合格和達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)，沒有可靠的夾具，這些就無法判斷。夾具是試驗機(jī)中根據(jù)材料試樣變化而一個經(jīng)常變化的部分，不同的材料需要不同的夾具，它是試驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗結(jié)果準(zhǔn)確度高低的一個重要因素，合理正確的使用夾具有利于試驗順利的進(jìn)行，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各行

2、各業(yè)對材料的要求越來越高，致使新材料不斷的出現(xiàn)對夾具的設(shè)計提出了更高的要求。夾具根據(jù)試驗方法不同，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.夾具對強(qiáng)度要求：通過夾具夾持試樣(或產(chǎn)品)對試樣進(jìn)行加力，夾具所能承受的試驗力的大小是夾具的一個很重要的指標(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

3、的成分組成各種各樣，試樣所能承受的試驗力小到幾十厘牛(如紡織用氨綸絲)，大到幾十噸如普通鋼材等國內(nèi)最大的電子式萬能試驗機(jī)試驗力為600KN0.5級機(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)不同的試驗力、試樣的形狀大小選擇設(shè)計不同的夾具.2.對夾具材料的要求。①.對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，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚧?/p>

4、回火、滲碳淬火等增加其強(qiáng)度、耐磨性.有時也在鉗口處鑲裝特種鋼材或在鉗口表面噴涂金鋼砂等.②.對一些小試驗力的夾具，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，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)性能。有時為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時也采用鑄造結(jié)構(gòu)鑄鋼鑄鋁等3.對夾具結(jié)構(gòu)的要求。夾具的設(shè)計主要依據(jù)材料的試驗標(biāo)準(zhǔn)及試樣(特指成品及半成品)的型狀及材質(zhì)

5、。以上所說的試驗標(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)中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴(yán)格的規(guī)定，我們可以根據(jù)試樣及試驗方法的不同設(shè)計不同的夾具。對于特殊試樣(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)計夾具。三、夾具的結(jié)構(gòu)夾具本身沒有固定的結(jié)構(gòu)(如金屬絲可采用纏繞方式夾緊也可采用兩個平板夾緊，金屬薄板試樣可采用楔形夾緊方式，也可采用對夾夾緊方式)，這和主機(jī)有明顯的區(qū)別，

6、主機(jī)國內(nèi)、國外的大同小異，而夾具國外的、國內(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)計人員的經(jīng)驗的積累。國外的夾具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細(xì)致可靠性較高，但價格較高，處在高端市場，而國內(nèi)的，如SANS的夾具，由于涉足行業(yè)廣，在國內(nèi)的市場分額大，在一定程度上可以取代國外的夾具處在中高端市場但在一些新材料特種材料用夾具上國內(nèi)與國外水平還有一定差距。夾具本身就是一個鎖緊機(jī)構(gòu)，我們知道

7、機(jī)械上的鎖緊結(jié)構(gòu)有：縲紋(即螺紋，螺釘，螺母)、斜面、偏心輪、杠桿等，夾具就是這些結(jié)構(gòu)的組合體。試驗機(jī)用夾具在結(jié)構(gòu)上沒有固定的模式根據(jù)不同的試樣及試驗力大小在結(jié)構(gòu)上差別很大.大試驗力的試樣一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu)隨試驗力的增加夾緊力隨之增加，臺肩試樣采用懸掛結(jié)構(gòu)等，如果夾具按結(jié)構(gòu)劃分，可分為楔形類夾具(指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、對夾類夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、纏繞類夾具(指試樣通過纏繞方式鎖緊的夾具)、偏心類夾具

8、指采用(偏心鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、杠桿類夾具(指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)的夾具)、臺肩類夾具(指適用于臺肩試樣的夾具)、螺栓類夾具(指適用于螺栓、螺釘、螺柱等測試螺紋強(qiáng)度的夾具)、90剝離類夾具(指適用于兩試樣進(jìn)行垂具，直剝離的夾具)等。這些夾具的結(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，例如：楔形夾具，初始夾緊力小，隨試驗力增加。夾緊力隨之增加。對夾夾具，初始夾緊力大，隨試驗力增加。夾緊力隨之減小。四、夾具適用性的判斷標(biāo)準(zhǔn)對夾具適用性的判定很難界定，由于夾具

9、結(jié)構(gòu)的特殊性對一種夾具有時我們很難確定它到底更適合那種試樣，但不能說沒有辦法，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?！糇鲈囼炦^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、夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢◆試驗機(jī)的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品(即成品、半成品)檢測方向發(fā)展，這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原用于標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展。◆夾具的使用向高效率，低勞動強(qiáng)度的方

10、向發(fā)展，過去的夾具一般采用機(jī)械鎖緊，費(fèi)時費(fèi)力勞動強(qiáng)度大，效率低，隨著工作環(huán)境的改善，及大批量試驗生產(chǎn)流水線隨機(jī)抽檢的需要，夾具的夾緊方式由原來的機(jī)械夾緊向氣壓夾緊，液壓夾緊等方向發(fā)展?！羧詣訆A具從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗，最后出測試報告一次完成。此類夾具成本很高，僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。◆環(huán)境試驗(高低溫試驗)的增多使用于高低溫的夾具增多，環(huán)境試驗(高低溫箱)的增多，給夾具的設(shè)計增加了難度，我們知道高溫拉伸

11、試驗國家標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定，圓試樣用螺紋，板試樣上有孔。由于連接方式固定所以夾具的設(shè)計較為簡單但高低溫試驗卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗它的試樣一般標(biāo)距短(一般為常溫試樣)。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內(nèi)，高低溫試驗一般由于試驗機(jī)行程受限制(試驗機(jī)在裝標(biāo)準(zhǔn)夾具時行程)這就要求夾具體積小，又要滿足試驗力，又要耐高溫、低溫一般比較難設(shè)計?！暨B續(xù)試驗夾具增多由于過去一般是制樣檢測，試樣的拉伸、壓縮是分開進(jìn)行的(即拉伸、壓縮是用不同的夾具進(jìn)行的

12、)，而現(xiàn)在成品檢測越來越多，試樣在同一次試驗中又要受拉伸，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具即做拉伸又做壓縮?！籼厥庑袠I(yè)用試驗夾具增多隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新興的行業(yè)對試驗用夾具提出了新的要求，例如要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性，耐腐蝕(在溶液中做試驗)等等。六、夾具設(shè)計中存在的難點(diǎn)◆鋼絲、鋼絞線由于試樣硬度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對松散，在拉伸試驗過程中受力不均勻，夾持試樣的鉗口易磨損等原因，夾具一直未得到好的解決?！舸笤囼灹?、大直徑的尼龍