拉力试验机与万能试验机的现状及其发展趋势

梁颖

摘要：本文首先介绍了什么是拉力试验机，然后介绍了拉力试验机的应用与发展，最后介绍了材料试验机行业的发展思路。

关键词：拉力试验机；万能试验机；现状；发展趋势

一、前言

工业生产中各种材料、零部件、构件以及整机或整个建筑物等都需要经过试验才能确定它们的力学性能。拉力试验机及万能试验机能够很好地对材料进行检测试验。

二、什么是拉力试验机

1、拉力试验机拉伸试验

是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。从高温下进行的拉伸试验可以得到蠕变数据。金属拉伸试验的步骤可参见ASTME-8标准。

2、拉力试验机

测定材料在拉伸载荷作用下的一系列特性的试验，又称抗拉试验。它是材料机械性能试验的基本方法之一，主要用于检验材料是否符合规定的标准和研究材料的性能。

3、拉力试验机性能指标

拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS（帕）表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点，通常把材料产生的残余塑性变形为0.2%时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2表示。材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb（帕）表示。

4、拉力试验机塑性

是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力，常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。延伸率又叫伸长率，是指材料试样受拉伸载荷折断后，总伸长度同原始长度比值的百分数，用δ表示。断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后，断面缩小的面积同原截面面积比值的百分数，用ψ表示。

5、拉力试验机曲线

条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率ψ是拉伸试验经常要测定的四项性能指标。此外还可测定材料的弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe等。

6、拉力试验机试验方法

拉伸试验在材料试验机上进行。试验机有机械式、液压式、电液或电子伺服式等型式。试样型式可以是材料全截面的，也可以加工成圆形或矩形的标准试样。钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响，并保证一定的光洁度。

7、拉力试验机试验时

试验机以规定的速率均匀地拉伸试样，试验机可自动绘制出拉伸曲线图。对于低碳钢等塑性好的材料，在试样拉伸到屈服点时，测力指针有明显的抖动，可分出上、下屈服点，在计算时，常取材料的δ和ψ，可将试验断裂后的试样拼合，测量其伸长和断面缩小面积从而计算出来。

三、拉力试验机的应用与发展

拉力试验机主要用于测试各种材料、半成品及成品的抗拉强度、抗压强度及伸长量，可做剥离、撕裂、抗弯、抗折、压缩等试验，适合金属、塑料、橡胶、纺织品、合成化学制品、电线电缆、皮革等行业使用。

拉力试验机也称电子拉力试验机，又分为单柱拉力试验机和双柱拉力试验机。其中万能拉力试验机的首要技术参数是最大试验力，即测验物体能接受多大的压力才会变形或许碎裂，通常用公斤力来表明压力，单位牛顿N、千牛KN（也有用“公斤KG、吨T、千帕KP”来表明的）。测验规模通常是以最大试验力为上限向下兼容。加压设备通常选用液压或气压加压。

不同行业的原料抗压强度不一样，因而拉力试验机的丈量规模也有所不一样，尽管测验规模是以最大试验力为上限向下兼容，可是用大量程的设备去测验抗压需求很低的物体，试验成果的精确度就难确保，就如同用用地秤去秤一粒冰糖，是无法读出数据的。因而在选购拉力试验机时需要先确定使用范围。

相对于拉力试验机，万能拉力试验机的应用领域也越来越广泛，并且拉力试验机在市场中的需求也不断扩大，给拉力试验机的发展带来更为广阔的发展前景。就目前拉力试验机的发展前景来看，国内试验机检测设备的技术水平与国外的先进设备依然有着较大的差距，核心技术的不足，足以制约国内试验机市场的发展。同时，我国目前已投入使用的高端试验机中，仍然有相当一部分的一流设备还是依靠进口，这样便使国内试验机市场始终处于被动状态，还无法彻底立足于国际试验机市场。

因此，中国的万能拉力试验机若想立足于国际市场，企业自身必然要拥有核心的技术攻关团队，目前许多新的領域已经越来越受到各行各业的重视，试验机行业也开始参与到这些新的领域中来，目前一些新产业的发展成功推动了试验机行业的发展，新领域的蓬勃发展不仅带动了试验机产能的增加，更迫切的是需要试验机市场研发出更多的新型设备，以达到试验机与新领域共同的开拓与发展，达到互利共赢。

四、材料试验机行业的发展思路

由于试验机夹具使用的特殊性，以及新材料的不断出现，夹具的设计一直处在被动的局面。我们每天都会碰到新材料，需要设计新的夹具。我们只有总结过去的成功经验，来顺应新的发展趋势。

对拉力试验机夹具好坏的判定很难界定，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，通常从以下三点来判断：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）而有几种类型的材料，有与本身的特性及适用的环境特殊，目前为止，解决的办法并不多。

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原因，夹具一直未得到好的解决。过去是夹铝箔来做，一次试验就耗费四片铝箔，浪费太大。现在采用了喷涂金刚砂的拉力试验机夹具，打滑问题解决了，但断口位置始终未能理想，10根试样只能成功一半左右。

2、对于变形量大的材料由于变形过大，所以夹持困难，夹具的设计也是一个难点。

3、对于需要在高温环境下做的试验，夹具的要求也很高，既要耐高温，又要不变形，体积要小，所以一般的试验机厂家来说，也是很难搞定的事情。

4、对于批量大，高频率的试验来说，国外普遍采用全自动夹持，对于国内试验机厂家来说，还是个待完善的新课题。

5、对于成品及半成品的检测，需要的夹具则是五花八门，如何个性化满足客户要求，对所有试验机厂家来说，都是一个挑战。

五、结束语

拉力试验机以及万能试验机能够很好的检测材料的各项性能，保证材料的质量。拉力试验机以及万能试验机广泛的应用于各行业，其未来的发展前景是需要符合社会发展需求的。

参考文献：

[1]《国内外材料试验机发展趋向汇编》

[2]《材料试验机快报》

[3]《机械产品目录》