微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)在拉伸實驗中的應(yīng)用

拉伸實驗是材料力學(xué)性能測試中的重要實驗。傳統(tǒng)的拉伸實驗采用的設(shè)備一般都是液壓萬能試驗機(jī)。隨著電測電控技術(shù)在試驗機(jī)上的廣泛應(yīng)用，市場上相繼開發(fā)了微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)和微機(jī)控制液壓伺服萬能試驗機(jī)。微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)仍然采用液壓油作為動力源，與老式液壓萬能試驗機(jī)不同之處是采用液壓加荷與微機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)，利用計算機(jī)對試驗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及圖形顯示，從而使試驗機(jī)功能更完善，操作更便捷，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。另外，微機(jī)液壓伺服萬能試驗機(jī)與微機(jī)電子萬能試驗機(jī)比較，其的優(yōu)點是動力性強，加荷范圍寬?！　?BR>　　1試驗機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理
　　WAW系列微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)主要結(jié)構(gòu)可分為兩大部分：（液壓）加荷系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。加荷系統(tǒng)通過油缸活塞把力傳遞給固定在試驗臺下面的負(fù)荷傳感器，由負(fù)荷傳感器把力信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送給測量系統(tǒng)。通過測量系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，從而得出試驗結(jié)果。
　　加荷系統(tǒng)包括主機(jī)和液壓源。主機(jī)主要由機(jī)座（內(nèi)部為主工作油缸）、試臺、上橫梁、下橫梁、夾持部分、絲杠、光杠等組成，是試驗的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上下橫梁之間形成拉伸空間，可以實現(xiàn)試樣拉伸變形；下橫梁和試臺形成壓縮空間，可以實現(xiàn)試樣壓縮、彎曲、剪切等變形。因此，該種萬能試驗機(jī)又被稱為雙空間萬能試驗機(jī)。液壓源主要由電機(jī)、油泵、油箱、控制電器等部分組成，是試驗機(jī)的動力供給機(jī)構(gòu)。打開油泵控制開關(guān)，通過計算機(jī)對伺服閥的控制來實現(xiàn)活塞的上升和下降。
　　測量系統(tǒng)由工控機(jī)和計算機(jī)組成，它主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理。工控機(jī)的工作原理如下圖：
　　計算機(jī)通過串行口與工控機(jī)相聯(lián)，通過實驗軟件對工控機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如傳感器示值顯示、試驗曲線顯示、試驗結(jié)果處理及試驗報告打印等?！?BR>　　2 試驗機(jī)在拉伸實驗中的應(yīng)用
　　微機(jī)液壓伺服萬能試驗機(jī)是一種先進(jìn)的材料試驗機(jī)，利用它在拉伸實驗中測試金屬材料的力學(xué)性能，可以測試的性能指標(biāo)有：上屈服強度、屈服強度、力、抗拉強度、規(guī)定非比例延伸強度、彈性模量、斷后伸長率。其中規(guī)定非比例延伸強度、彈性模量需通過安裝電子引伸計測得。下面介紹一下應(yīng)用微機(jī)液壓萬能試驗機(jī)在拉伸實驗中測試金屬材料性能的主要步驟：
　　 （1）選用及裝卡夾塊；
　　 （2）順序開機(jī)：顯示器→打印機(jī)→計算機(jī)→工控機(jī)→啟動試驗軟件→液壓源；
　　 （3）進(jìn)入試驗窗口，選擇試驗方案；測量試樣尺寸，輸入相關(guān)試驗參數(shù)；
　　 （4）裝卡試樣；
　　 （5）安裝引伸計，以備測彈性模量和規(guī)定非比例延伸強度；
　　 （6）傳感器示值清零，開關(guān)轉(zhuǎn)換到加荷檔，點擊試驗窗口的“運行”按鈕，進(jìn)入試驗狀態(tài)；
　　 （7）直到試樣拉斷，保存試驗數(shù)據(jù)；
　　 （8）取下試樣，再把開關(guān)轉(zhuǎn)換到快退檔，使活塞退回到底；
　　 （9）如果需要的話，可以輸出打印試驗報告單；
　　 （10）關(guān)機(jī)：液壓源→退出試驗軟件→工控機(jī)→計算機(jī)→顯示器→打印機(jī)。
　　 從以上實驗過程可以看出，利用微機(jī)液壓伺服萬能試驗機(jī)測試材料的力學(xué)性能操作簡捷方便，自動化程度高。由于該試驗機(jī)的測量系統(tǒng)本身能自動采集數(shù)據(jù)、自動處理數(shù)據(jù)，因此省去了數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)計算的過程，也避免了很多人為誤差，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確。例如，測定低碳鋼的彈性模量，只要安裝了引伸計，按規(guī)定步驟運行試驗，就可以在試驗結(jié)果中直接讀值。而傳統(tǒng)的液壓萬能試驗機(jī)測定彈性模量要采用等量逐級加載方法邊加載邊記錄，還要計算，既麻煩又存在人為誤差。同樣，利用微機(jī)液壓伺服萬能試驗機(jī)測定金屬拉伸時的強度和塑性指標(biāo)，也具有老式液壓萬能試驗機(jī)不可比擬的優(yōu)點，即可以直接讀取指標(biāo)數(shù)據(jù)，不必讀表、記錄、計算。

3操作要點說明
　　 （1）關(guān)于夾塊的選用及裝卡：圓試樣選擇V型夾塊，扁試樣選擇平夾塊。當(dāng)試樣尺寸在夾塊的臨界尺寸時，盡量選用尺寸較小的一種。如WAW的V型夾塊有Φ13-Φ26，Φ26-Φ40，如果試樣尺寸為Φ26，則應(yīng)盡量選擇Φ13-Φ26的夾塊。
　　 裝夾塊時，油泵電機(jī)切勿啟動，并讓機(jī)器處于斷電狀態(tài)。將夾塊推入襯板的燕尾槽內(nèi)，夾塊有倒角的一面順著試樣受力的方向。鎖緊襯板兩側(cè)的小擋板，防止夾塊偏離。
　?。?）關(guān)于開機(jī)順序：當(dāng)試驗軟件完全啟動，進(jìn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài)后，機(jī)器才能運行（油泵才能啟動）。所以在進(jìn)行試機(jī)前，測量系統(tǒng)必須先啟動，開機(jī)順序為：顯示器→打印機(jī)→計算機(jī)→工控機(jī)→啟動試驗軟件→液壓源。
　?。?）關(guān)于試樣的裝卡：試樣夾緊，圓試樣夾在V型夾塊的中間，扁試樣須垂直于夾塊，不能傾斜。夾持部分要足夠長，少要為夾塊長度的3/4。上下夾頭夾緊時，嚴(yán)禁升降橫梁。
　?。?）關(guān)于力值清零：在軟件主界面上有傳感器欄，用來顯示采樣的數(shù)據(jù)，能顯示4種傳感器的值，即試驗力、位移、引伸計、峰值力。一般在夾緊試件、裝夾引伸計之后，要將各傳感器清零才能開始運行試驗。但是力傳感器的清零比較特殊，先是將拉伸夾具上夾頭夾緊，然后調(diào)整下橫梁到適當(dāng)?shù)奈恢?，把力值清零，再夾緊下夾頭。
　　（5）關(guān)于開關(guān)的轉(zhuǎn)換：液壓源面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)用來控制油路的轉(zhuǎn)換。試驗開始運行時將開關(guān)打到“加荷”檔；試驗結(jié)束后，必須先取下試樣，再把開關(guān)轉(zhuǎn)換到“快退”檔，使活塞退回到底。如果先把活塞下降會使斷裂的試樣互相抵住，破壞鉗口。
　　（6）關(guān)于引伸計：微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)還有一個重要的附件，即電子引伸計。電子引伸計是感受試件變形的傳感器，主要用于試樣變形較小的試驗，如測定材料彈性模量和規(guī)定非比例延伸強度。如果不需要測定這兩個性能指標(biāo)，則不必安裝引伸計。
　　在裝夾電子引伸計時，將電子引伸計輕輕拿起，把標(biāo)距桿墊片卡在力臂與標(biāo)距桿之間，壓緊兩力臂，使兩刀刃垂直接觸試樣，用彈簧或橡皮筋將引伸計綁在試樣上，裝好后取出標(biāo)距桿墊片，使力臂與標(biāo)距桿之間保持0.5mm的間隙。另外，要保護(hù)好電子引伸計，不要摔碰，刃口保持鋒利，標(biāo)距桿兩端的螺釘不要取下，以防兩臂開度無限制張開，造成應(yīng)變片及彈簧片變形，造成電子引伸計損壞。
　　試驗中途，當(dāng)變形達(dá)到試驗方案設(shè)置的引伸計切換點時，即當(dāng)材料達(dá)到屈服極限時，應(yīng)迅速取下引伸計（此時程序有提示窗口）。
　　微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)不僅可以做拉伸實驗，還可以實現(xiàn)壓縮、彎曲、剪切等實驗。拉伸實驗是基本實驗，因此，這里我們以拉伸實驗為主，介紹了微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)的應(yīng)用。