拉伸屈服试验机主要用于材料力学性能的检测,特别是通过拉伸试验获取材料的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等关键参数。其具体作用包括:
1.评估材料力学性能
测定金属材料(如钢材、铝合金)、非金属材料(如塑料、复合材料)在拉伸载荷下的力学响应,包括弹性模量、屈服点、极限强度等。
2.质量控制与合规性
在制造业中用于检验原材料或成品是否符合标准,确保材料满足设计要求。
3.材料研发与优化
通过对比不同配方或工艺下的材料拉伸曲线,优化材料成分、热处理工艺或加工工艺(如轧制、锻造)。
4.失效分析
分析材料在拉伸过程中的断裂形态(如脆性断裂、韧性断裂),判断材料缺陷或工艺问题。
5.教学与科研
在高校和科研机构中用于教学演示,帮助学生理解材料力学行为(如弹性阶段、塑性阶段、强化阶段)。
拉伸屈服试验机通常由以下核心部件组成:
1. 机械加载系统
机架:
提供刚性支撑,通常采用高强度钢材或铸铁制造,分为门式(双柱/四柱)或单臂结构。
示例:门式机架适合高载荷测试(如金属试样),单臂结构适用于低载荷或小型试样。
传动与加载机构:
液压驱动:通过液压泵提供大载荷,适用于高强度材料测试。
电机驱动:采用伺服电机或步进电机,搭配减速机和丝杠传动,实现精准载荷控制。
作动器:将动力转化为拉伸或压缩动作,部分设备支持动态疲劳测试。
2. 夹持与固定装置
夹具:
根据试样形状设计,常见类型包括楔形夹具(液压驱动,自动锁紧)、机械式夹具(手动旋紧)或气动夹具。
示例:螺纹钢专用夹具、薄片材料防滑夹具。
对中装置:
确保试样轴线与加载方向重合,避免偏载导致数据误差或试样断裂。
3. 测量与传感器系统
力传感器(负荷传感器):
测量加载力,精度通常达到±0.5%~±1%FS(满量程误差)。
常用类型:应变片式负荷传感器、磁电式传感器。
位移传感器:
跟踪试样变形,包括引伸计(测量标距段伸长)和LVDT(线性可变差动变压器,测量十字头位移)。
精度示例:引伸计分辨率可达0.001mm。
数据采集系统:
实时采集力-位移曲线,并转换为应力-应变曲线,采样率可达10kHz(动态测试)或100Hz(静态测试)。
4. 控制系统与软件
控制器:
液压设备采用比例阀或伺服阀控制加载速率;电机驱动设备通过闭环PID调节速度和载荷。
软件功能:
预设试验参数;
实时显示力-位移曲线、应力-应变曲线;
自动计算屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等参数;
生成报告,符合ASTM、ISO等标准。
5. 安全与辅助装置
防护罩:
防止试样断裂飞溅伤人,同时减少环境干扰。
限位开关与急停按钮:
防止过载或误操作导致设备损坏。
冷却系统:
液压设备配备油冷系统,避免长时间运行过热。
