正確選用拉力機夾具你知道多少？
2021-02-01
拉力機夾具根據試驗方法不同，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。
試驗機夾具是電子拉力試驗機中不可或缺的一個零件。通過夾具夾持試樣對試樣進行加力，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。
一、夾具的特點
- 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；國內最大的電子式萬能試驗機試驗力為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。
- 對夾具材料的要求：
- 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。
- 對一些小試驗力的夾具，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。)
- 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)。
- 對夾具結構的要求：
- 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。
- 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，處在高端市場；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，處在中高端市場。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。
- 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，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。
二、如何判斷夾具是否適用
對夾具適用性的判定很難界定，由于夾具結構的特殊性，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，不能有打滑現象。
- 做試驗過程中，試樣斷點好。數據離散性小。(即試樣不斷鉗口、鉗口內、平行段或標距外)
三、如何選擇夾具
主要從以下幾方面考慮：
- 根據主機最大試驗力選擇主要夾具。夾具所能承受的最大力必須大于等于主機的最大試驗力。
- 根據非標配置、或擴展配置選一些次要夾具(例如：擴展配置傳感器為10kN，所選次要夾具所能承受的最大試驗力也要為10kN)。
- 根據客戶試樣選夾具(例如：客戶提供試樣的形狀，最大試驗力等)。
- 建議客戶用什么樣的夾具(例如：直徑小于1mm的繩類試樣，包括鋼絲、鐵絲、細線等。你應該明確告訴客戶這種試樣只能采用纏繞式夾持方法，但試樣延伸率誤差大)。
四、正確裝夾試樣
試樣的正確裝夾對試驗很重要，直接影響試驗的成敗及測試數據的準確性。總的原則是：使試樣(或成品、半成品)的受力作用線盡量與傳感器的力作用線重合。
- 對矩形試樣、脆性試樣來說，裝夾具更為重要。對楔形夾具來說，試樣的左、右對中是由夾具保證的，但前后卻容易裝斜，裝斜后在拉伸過程中試樣兩側受力不均勻，有可能撕裂試樣或斷點差。在裝夾時盡可能的將試樣前后裝平行，平行后再做拉伸。
- 在鋼絲類纏繞夾具中，不能出現線壓線的情況，這樣會造成局部的應力集中，往往會從壓線處斷，造成斷點差。
- 對于搭接試樣，應使搭接面通過傳感器的力作用中心，這里就不一一舉例說明了。