1.試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史
較早的試驗(yàn)機(jī)是靜態(tài)試驗(yàn)機(jī),機(jī)械式加載,如:美國(guó)早在1869年由一位叫奧利森(Tinius Olsen)的工程師發(fā)明了一臺(tái)杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī),該試驗(yàn)機(jī)并在1880年申請(qǐng)了專利,這項(xiàng)專利名稱叫“一個(gè)普遍測(cè)試的機(jī)器”,也就是現(xiàn)在所稱的杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)。
2.試驗(yàn)機(jī)的定義
試驗(yàn)機(jī)是一種產(chǎn)品或材料在投入使用前,對(duì)其質(zhì)量或性能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)證的儀器。
定義如下:含有測(cè)量力值變化的系統(tǒng)、能連續(xù)夾持試樣進(jìn)行試驗(yàn)的裝置,同時(shí)還有一套能實(shí)時(shí)反映并記錄這一過程中力的變化的裝置。
綜上,試驗(yàn)機(jī)的三要素:有加力裝置、有夾具、有力值顯示和記錄裝置。
3.試驗(yàn)機(jī)的用途
電子式萬能試驗(yàn)機(jī)是用于金屬和非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲和剪切等力學(xué)性能試驗(yàn)的機(jī)械加力的用計(jì)算機(jī)控制及測(cè)量的試驗(yàn)機(jī)。
試驗(yàn)機(jī)主要用于測(cè)量材料或產(chǎn)品的物理性能。比如:鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度,管材的靜液壓時(shí)間,門窗的疲勞壽命測(cè)定等。
(注:用于測(cè)量材料的化學(xué)性能也就是化學(xué)成分的,一般叫分析儀,不叫試驗(yàn)機(jī)。)
試驗(yàn)機(jī)離我們的生活很近。地上精美的瓷磚,為什么踩上去不會(huì)壞?我們穿的襯衣,為什么不會(huì)用手一拉就破?我們用的電風(fēng)扇,為什么吹了一年它的扇葉還是完好如初?
4.試驗(yàn)機(jī)的分類
試驗(yàn)機(jī)行業(yè)主要生產(chǎn)制造以下八類產(chǎn)品:
(1)金屬材料試驗(yàn)機(jī);
(2)非金屬材料試驗(yàn)機(jī);
(3)力與變形測(cè)試儀器(力傳感器、測(cè)力儀、位移傳感器、引伸計(jì)、加速度計(jì)等);
(4)包裝件與工藝性能試驗(yàn)機(jī)(包括包裝件跌落試驗(yàn)機(jī)、包裝件沖擊試驗(yàn)機(jī)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、彎折試驗(yàn)機(jī)、校直機(jī)等);
(5)平衡機(jī)(包括現(xiàn)場(chǎng)平衡儀);
(6)振動(dòng)臺(tái)(包括沖擊臺(tái)與碰撞試驗(yàn)臺(tái));
(7)無損檢測(cè)儀器(磁粉探傷機(jī)、X射線探傷機(jī)、γ射線探傷機(jī)、超聲探傷儀、渦流探傷儀、聲發(fā)射檢測(cè)儀等);
(8)試驗(yàn)機(jī)功能附件
1.4.1從應(yīng)用性質(zhì)上來分——分為性能試驗(yàn)機(jī)和環(huán)境試驗(yàn)機(jī)。
(1)性能試驗(yàn)機(jī)
a功能試驗(yàn)機(jī)
通過試驗(yàn)機(jī)模擬產(chǎn)品的實(shí)際使用功能,并獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù),如汽車的較大牽引力、制動(dòng)力、較大速度,門窗的開關(guān)力、開關(guān)疲勞壽命,電器開關(guān)的較大可承受壓力等。
如檢查彈簧性能的彈簧拉壓試驗(yàn)機(jī),檢測(cè)門窗壽命的門窗力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī),檢測(cè)鋁塑復(fù)合管使用年限的微機(jī)控制管材耐壓爆破試驗(yàn)機(jī),對(duì)閥門、水嘴進(jìn)行試驗(yàn)的微機(jī)控制閥門試驗(yàn)機(jī)。以及模擬家具(如座椅、沙發(fā)等)使用的家具試驗(yàn)機(jī),模擬開關(guān)插座使用情況的開關(guān)插座試驗(yàn)機(jī)等。
b結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)
一般用于對(duì)承受動(dòng)、靜載荷的產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械力學(xué)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)模擬外界受力的狀態(tài),比如拉力、壓力、扭力、振動(dòng)、沖擊、顛簸、跌落等,進(jìn)行靜力和動(dòng)力等試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí),往往加到規(guī)定的載荷量值、加載時(shí)間或直至結(jié)構(gòu)破壞以測(cè)定其強(qiáng)度,驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算的正確性。
如對(duì)鋼材、塑料等進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī),對(duì)PVC、PPR等非金屬管或復(fù)合管進(jìn)行壓扁試驗(yàn)的微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī),對(duì)PVC管進(jìn)行外力沖擊用的全自動(dòng)落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)等。
(2)環(huán)境試驗(yàn)機(jī)
較好的環(huán)境試驗(yàn)肯定是自然暴露試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),但試驗(yàn)費(fèi)用較高、耗時(shí)較長(zhǎng),試驗(yàn)的可重復(fù)性和規(guī)律性較差,因此廣泛采用人工模擬環(huán)境試驗(yàn),也就是采用環(huán)境試驗(yàn)機(jī)。主要的環(huán)境試驗(yàn)機(jī)有下列幾種:
高低溫試驗(yàn)機(jī)。
濕熱試驗(yàn)機(jī),又分為:恒定溫濕試驗(yàn)機(jī)、交變濕熱試驗(yàn)機(jī)、常溫濕熱試驗(yàn)機(jī)。
溫度沖擊試驗(yàn)機(jī),如管材冷熱循環(huán)試驗(yàn)機(jī),壓力沖擊試驗(yàn)機(jī)。
如:管材壓力循環(huán)試驗(yàn)機(jī)低氣壓試驗(yàn)機(jī)防腐試驗(yàn)機(jī)煙霧試驗(yàn)機(jī)霉菌試驗(yàn)機(jī)密封試驗(yàn)機(jī)外力試驗(yàn)機(jī)如:全自動(dòng)落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)、門窗力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)、接插件拉力壓力試驗(yàn)機(jī)。
老化試驗(yàn)機(jī)。
1.4.2根據(jù)所加載荷的性質(zhì)——分為動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)和靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)。
(1)靜態(tài)試驗(yàn)機(jī):以勻速的方式對(duì)試樣施力,直至試樣破裂。如萬能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)等。
(2)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī):以一定的頻率按要求的波形對(duì)試樣進(jìn)行長(zhǎng)期試驗(yàn),直至一定的時(shí)間或試樣破裂。如高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)、低周疲勞試驗(yàn)機(jī)等。
(注:動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī),目前基本上還是被國(guó)外壟斷,而且由于技術(shù)封鎖,國(guó)內(nèi)這一塊發(fā)展落后很多。當(dāng)然,靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)的核心部件——傳感器、減速機(jī),伺服電機(jī),基本上也是國(guó)外的。)
1.4.3按受力方式的不同——分為單軸和多軸試驗(yàn)機(jī)。
(1)單軸試驗(yàn)機(jī):試樣僅受一個(gè)方向的力而進(jìn)行的試驗(yàn)。所有的萬能試驗(yàn)機(jī)均屬于單軸試驗(yàn)機(jī)。如:扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、疲勞試驗(yàn)機(jī)等。
(2)多軸試驗(yàn)機(jī):試樣不僅受到一個(gè)方向的力而進(jìn)行的試驗(yàn)。如:巖土力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、地震模擬試驗(yàn)臺(tái)等。
1.4.4根據(jù)試驗(yàn)過程中試樣是否遭到破壞——分為無損檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)和有損檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)。
無損檢測(cè)試驗(yàn)機(jī):試驗(yàn)過程中通過不破壞試樣的方式而獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的試驗(yàn)機(jī)。如:硬度計(jì)、探傷儀等。
有損檢測(cè)試驗(yàn)機(jī):通過破壞性試驗(yàn)而取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的試驗(yàn)機(jī)。所有的萬能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)都屬于有損檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)。
1.4.5根據(jù)使用方式——分為在線檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)和非在線檢測(cè)檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)。
在線檢測(cè)試驗(yàn)機(jī):與生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)用,在生產(chǎn)過程中就能知道產(chǎn)品的某些物理性能。如鋼管生產(chǎn)線中的管材耐壓爆破試驗(yàn)機(jī),較后一道生產(chǎn)流程就是向鋼管中充水做打壓試驗(yàn)。
非在線檢測(cè)試驗(yàn)機(jī):大部分的試驗(yàn)設(shè)備均在試驗(yàn)室工作,都屬于非在線檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)。
5.試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
1、智能化:如強(qiáng)大的軟件功能,試樣自動(dòng)測(cè)量裝置。
2、網(wǎng)絡(luò)化:如應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的終端控制。
3、寬范圍:如既可以進(jìn)行多種材料的測(cè)試,也可以做材料和產(chǎn)品測(cè)試。
4、工況模擬:模擬試件實(shí)際情況中的環(huán)境,如恒溫試驗(yàn)。
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