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    微机控制伺服万能试验机的改造拉伸应用

    拉伸实验时材料力学性能测试中的重要实验。传统的拉伸实验采用的设备都是液压万能试验机。随着电测、电控技术在试验机上的广泛应用,市场上开发了微机控制伺服万能试验机。微机控制伺服万能试验机仍然采用液压油作为动力源,与老式液压万能试验机不同之处是采用液压加荷与微机系统相结合的技术,利用计算机对试验进行数据采集、数据处理及图形显示,从而使试验机功能更完善,操作更便捷,数据更准确。另外,由于GB/T228.1-2010拉伸试验检测标准的实施,对于试验速率的要求更加严格,传统的度盘试验机已不能适应新标准速率的要求。

    1)测力精度和灵敏度低;

    2)量程更换必需更换配重砣;

    3)度盘指针视值,读数可靠性和准确性差;

    4)试验数据要人工计算,增加了操作热源的工作量;

    5)实验过程无法实时记录和回现,不能完全记录试件的试验过程;

    6)多项试验数据和项目在老式试验机上无法完成测试;

    7)试验数据无法存储;

    8)人工对试验机无法加载速度的准确控制;不能适应GB/T.1-2010标准对速率的控制。

    为了适应拉伸检测标准的要求,现将度盘液压万能试验机改为为微机控制伺服万能试验机,改造后的微机控制伺服万能试验机将逐步取代传统的读盘液压万能试验机在拉伸试验中的应用。

    1、工作原理

    1)主要结构

    WAW系列微机控制伺服万能试验机结构可分为两部分:加荷系统和测量系统。加荷系统通过油缸活塞把力传递给固定在试验台下面的负荷传感器,由负荷传感器把力信号转换成电信号传给测量系统。通过测量系统对数据进行处理、分析,从而得出试验结果。

    2)加荷系统包括主机和液压源

    主机主要由机座、试验台、上横梁、下横梁、夹持部分、丝杠、光杠等组成,是实验的执行结构。上下横梁之间形成拉伸空间,可以实现试件拉伸变形;下横梁和试验台形成压缩空间,可实现试样压缩、弯曲、剪切等变形。因此,这种试验机又被称为双空间万能试验机。

    3、测量系统

    该模块由工控机和计算机组成,它主要完成数据的采集和处理。计算机通过串行口与工控机,通过实验软件对工控机采集到的数据进行处理,如传感器示值显示、试验曲线显示、试验结果处理及试验报告打印等。

    2、试验机在拉伸试验中的应用

    1)检测范围

    微机控制伺服万能试验机是先进的材料试验机,利用它在拉伸试验中测试金属材料的力学性能,可以测试的性能指标有:上屈服强度、屈服强度、最大力、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率等。其中弹性模量需通过安装电子引伸计测得。

    2)可以实现速率控制功能

    在弹性变形阶段,金属的变形量很小而拉伸载荷迅速增大。速度太快会导致整个弹性段很快就被冲过去。所以在弹性段,一般都选择采用应力速率控制或者应变速率控制。塑性较好的材料试样过了弹性段后,载荷增加不大,而变形增加快,为了防止拉伸速度过快,一般采用应变控制或者横梁位移控制。所以在GB228.1-2010里面建议方法A:对于连续屈服材料,应采用0.00025S-1±20%的应变速率,对不连续屈服的材料采用平行长度部分估计的应变速率0.00025S-1±20%的应变速率进行控制;对于方法B:在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在规定的应力速率的范围内(材料弹性模量E/(N/m㎡)<150000,应力速率控制范围为2-20(N/m㎡.s-1)、材料弹性模量E/(N/m㎡)≥150000,应力速率控制范围为6-60(N/m㎡.s-1)。若仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应为0.00025/s-0.0025/s之间。平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。

    3、操作要点

    3)关于试样的装卡:装夹块时,油泵电机切勿启动,让设备处于断电状态。试样夹紧,圆试样夹在V型夹块的中间,扁试样须垂直于夹块,不能倾斜。夹持部分要足够长,最少要为夹块长度的3/4。上下夹头夹紧时,严谨升降横梁。

    4)关于力值清零:在软件主界面上有传感器栏,用来显示采样的数据,能显示4种传感器的值,即试验力、拉伸、引伸计、峰值力。一般在夹紧试件、装夹引伸计之后,要将各传感器清零才能开始运行试验。但是力传感器的清零比较特殊,先是将拉伸夹具上夹头夹紧,然后调整下横梁到适当的位置,把力值清零,再夹紧下夹头。

    5)关于开关的转换:液压源面板上的转换开关用来控制油路的转换。试验开始运行时将开关打到“加荷”档,试验结束后,必须先取下试样,再把开关转换到“快退”档,使活塞退回到底。如果先把活塞下降会使断裂的试样相互抵住,破坏夹头。

    4、结论

    微机控制伺服万能试验机无论从功能和操作上在拉伸试验中的应用都优于度盘试验机,更能适应新拉伸试验检测方法标准的要求。

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