一、夾具的特點
1. 我們知道通過夾具夾持試樣(或產品)對試樣進行加力,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。它決定了夾具結構的大小及夾具操作的勞動強度的大小,試樣材質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;國內的電子式拉力試驗機試驗力為600KN,0.5級機),試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲,大到直徑1m的PVC管材等。這就要求根據不同的試驗力、試樣的形狀大小選擇設計不同的夾具。
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,精密橡膠拉力試驗機,一般都選用優質合金結構鋼,合金高碳鋼(或低碳合金鋼)、冷作模具鋼等,通過適當的熱處理工藝(淬回火、滲碳淬火等)增加其強度、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,橡膠拉力試驗機維修,與試樣接觸的表面采用粘軟質膠皮等。(例如:塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面。)
③夾具體一般采用優質中碳鋼、合金結構鋼,通過適當的熱處理工藝增加其力學性能。有時為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時也采用鑄造結構(鑄鋼,鑄鋁等)。
3.對夾具結構的要求:
① 夾具的設計主要依據材料的試驗標準及試樣(特指成品及半成品)的型狀及材質。以上所說的試驗標準是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS…等, 還有企業標準、行業標準等,這些標準中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴格的規定,我們可以根據試樣及試驗方法的不同設計不同的夾具。對于特殊試樣(成品及半成品的)使用的夾具,主要根據試樣的形狀及材質設計夾具。
②夾具本身沒有固定的結構(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),這和主機有明顯的區別。主機國內、國外的大同小異,而夾具國外的、國內的區別很大,不同公司間也有大的區別。這主要取決于公司的整體水平,設計人員的經驗的積累。國外的夾具,如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細致,可靠性較高,但價格較高,橡膠拉力試驗機置換,處在市場;而我們的夾具,由于涉足行業廣,在國內的市場份額大,在一定程度上可以取代部分國外的夾具,處在中市場。但在一 些新材料、特種材料用夾具上,國內與國外水平還有一定差距。
③夾具本身就是一個鎖緊機構,我們知道機械上的鎖緊結構有:縲紋(即螺紋,螺釘,螺母)、斜面、偏心輪、杠桿等,夾具就是這些結構的組合體。試驗機用夾具在結構上沒有固定的模式, 根據不同的試樣及試驗力大小,在結構上差別很大(大試驗力的試樣一般采用斜面夾緊結構,隨試驗力的增加,夾緊力隨之增加,臺肩試樣采用懸掛結構等),如果夾具按結構劃分,可分為楔形類夾具(指采用斜面鎖緊原理結構的夾具)、對夾類夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結構的夾具)、纏繞類夾具(指試樣通過纏 繞方式鎖緊的夾具)、偏心類夾具指采用(偏心鎖緊原理結構的夾具)、杠桿類夾具(指采用杠桿力放大原理結構的夾具)、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、螺柱等測試螺紋強度的夾具)、90°剝離類夾具(指適用于兩試樣進行垂具,直剝離的夾具)等。這些夾具的結構各有各的優缺點,例如:楔形夾具,初始夾緊力小,潼南橡膠拉力試驗機,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。
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拉力機、拉力試驗機的計算公式:
1. 啞鈴狀試驗片之截面積=厚度(cm)×平行部分寬度(cm)1KG≠9.8N
2. 拉力強度TB(Kg/cm2)=上線拉力(Kg)F/試片截面積(cm2)A
拉力強度Mpa(N/mm2)=上線拉力(N)F/試片截面積(mm2)A
3. 伸長率EB(%)=()斷裂時標點距離L1-原標點距離L0)/原標點距離L0×100%
4. 粘著強度TF(Kg/cm2)=剝離的上線力(Kg)F/試片寬(cm)b
粘著強度TF(N/mm2)=剝離的上線力(N)F/試片寬(mm)b
5. 撕裂強度TS(Kg/cm2)=上線拉力(Kg)F/試樣厚度(cm)t
撕裂強度TS(N/mm2)=上線拉力(N)F/試樣厚度(mm)t
6. 拉應力Mn(Kg/cm2)=特定伸長率時之荷重(N)F/試片截面積(mm2)A
拉應力Mn(N/mm2)=特定伸長率時之荷重(N)F/試片截面積(mm2)A
(此處Mn之n系表示特定伸長率(%),例如M300系表示伸長率300%時之拉應力)。
7. 伸長率(%)=伸長量/原長(夾口間距)*100%
8. 試驗結果之數目:試驗片規定4個,但不足時,可采用3個,甚至2個,在此情況下,須要注明試片數。
9. 拉力機計算公式:抗拉強度不伸長率:抗拉強度不伸長率,依測定值之大小順序排列。其為S1、S2、S3及S4,而依照下列計算:a.試驗片4個 時:TB或EB=0.5S1+0.8S2+0.1(S3+S4)b.試驗片3個:TB或EB=0.7S1+0.2S2+0.1S3c.試驗片2個:TB或EB=0.9S1+0.1S29.3抗應力:拉應力由測定值之平均值表示之。記錄:在試驗結果表上,必須記錄下列各項: A.抗拉強度(Kg/cm2)、伸長率(%)、拉應力(Kg/cm2)。 B.試驗機之能力(容量)。C.試驗片之形狀及試驗片號。D.試驗溫度。E.其它必要事項。
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