电子拉力试验机夹具特点和选择方法

电子拉力试验机夹具特点和选择方法

一、电子拉力试验机必须具备三个要素：有加力装置：有夹具；有力值显示装置和记录。可见夹具在电子试验机中的重要性，我们通过夹具夹持试样(或产品)，通过加力装置，力值显示装置和记录来判断材料(或成品)是否合格和达到预定的性能指标，没有适用的夹具，这些就无法判断。夹具是电子拉力试验机中根据材料试样变化而一个经常变化的部分，不同的材料需要不同的夹具，它是试验能否顺利进行及试验结果准确度高低的一个重要因素，合理正确的使用夹具有利于试验顺利的进行，随着科学技术的发展，各行各业对材料的要求越来越高，致使新材料不断的出现，对夹具的设计提出了更高的要求。

二、夹具根据试验方法不同，大致可分为：拉伸类夹具、压缩类夹具、弯曲类夹具、剥离类夹具、剪切类夹具等，其中拉伸类夹具约占夹具总量的80％左右。

三、夹具的基本性能

1.夹具对强度要求：

通过夹具夹持试样(或产品)对试样进行加力，夹具所能承受的试验力的大小是夹具的一个很重要的指标，它决定了夹具结构的大小及夹具操作的劳动强度的大小，试样材质有金属和非金属之分，形状有大小之分，材料的成分组成各种各样，试样所能承受的试验力小到几十厘牛(如纺织用氨纶丝)，大到几十吨如普通钢材等国内大的电子式试验机试验力为600KN，0.5级机，试样尺寸小到直径φ0.006mm的金丝，大到直径1m的PVC管材等，这就要求根据不同的试验力、试样的形状大小选择设计不同的夹具.

2. 对夹具材料的要求

①. 对一般的金属及非金属试样，夹具的钳口直接与试样接触，一般都选用合金结构钢，合金高碳钢或低碳合金钢、冷作模具钢等，通过适当的热处理工艺淬回火、渗碳淬火等增加其强度、耐磨性. 有时也在钳口处镶装特种钢材，或在钳口表面喷涂金钢砂等.

②. 对一些小试验力的夹具，与试样接触的表面采用粘软质胶皮等。(例如：塑料薄膜、纤维丝等试样的夹具夹持面，)

③. 夹具体一般采用中碳钢、合金结构钢，通过适当的热处理工艺增加其力学性能。有时为了减轻重量也采用铝合金等有色金属及特种金属。有时也采用铸造结构铸钢，铸铝等

3. 对夹具结构的要求。

夹具的设计主要依据材料的试验标准及试样(特指成品及半成品)的型状及材质。以上所说的试验标准是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS…等，还有企业标准、行业标准等，这些标准中一般都对试样制样及试验方法都有严格的规定，我们可以根据试样及试验方法的不同设计不同的夹具。

对于特殊试样(成品及半成品的)使用的夹具，主要根据试样的型状及材质设计夹具。

四、夹具的结构

夹具本身没有固定的结构(如金属丝可采用缠绕方式夹紧，也可采用两个平板夹紧，金属薄板试样可采用楔形夹紧方式，也可采用对夹夹紧方式)，这和主机有明显的区别，主机国内、国外的大同小异，而夹具国外的、国内的区别很大，不同公司间也有大的区别。这主要取决于公司的整体水平，设计人员的经验的积累。国外的夹具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夹具一般做工细致，可靠性较高，但价格较高，处在市场，而国内的，如SANS的夹具，由于涉足行业广，在国内的市场分额大，在一定程度上可以取代国外的夹具，处在中市场，但在一些新材料，特种材料用夹具上国内与国外水平还有一定差距。

夹具本身就是一个锁紧机构，我们知道机械上的锁紧结构有：缧纹(即螺纹，螺钉，螺母)、斜面、偏心轮、杠杆等，夹具就是这些结构的组合体。试验机用夹具在结构上没有固定的模式，根据不同的试样及试验力大小，在结构上差别很大.大试验力的试样一般采用斜面夹紧结构，随试验力的增加，夹紧力随之增加，台肩试样采用悬挂结构等，如果夹具按结构划分，可分为楔形类夹具(指采用斜面锁紧原理结构的夹具)、对夹类夹具(指采用单面或双面螺纹顶紧原理结构的夹具)、缠绕类夹具(指试样通过缠绕方式锁紧的夹具)、偏心类夹具指采用(偏心锁紧原理结构的夹具)、杠杆类夹具(指采用杠杆力放大原理结构的夹具)、台肩类夹具(指适用于台肩试样的夹具)、螺栓类夹具(指适用于螺栓、螺钉、螺柱等测试螺纹强度的夹具)、90°剥离类夹具(指适用于两试样进行垂具，直剥离的夹具)等。这些夹具的结构各有各的优缺点，例如：楔形夹具，初始夹紧力小，随试验力增加。夹紧力随之增加。对夹夹具，初始夹紧力大，随试验力增加。夹紧力随之减小

五、夹具适用性的判断标准

对夹具适用性的判定很难界定，由于夹具结构的特殊性，对一种夹具，有时我们很难确定它到底更适合那种试样，但不能说没有办法，有以下几点供参考：

1．夹具是否使用方便、安全。

2．夹持是否可靠，不能有打滑现象。

3．做试验过程中，试样断点好。数据离散性小。(即试样不断钳口、钳口内、平行段或标距外)

六、夹具设计中存在的难点

1．钢丝、钢绞线由于试样硬度高，内部结构相对松散，在拉伸试验过程中受力不均匀，夹持试样的钳口易磨损等