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拉力试验机夹具打滑的原因分析

来源:拉力试验机厂家    发布时间:2014-10-13 09:29
拉力试验机夹具打滑的原因分析
拉力试验机打滑的原因可以分为人为因素与设备因素两大类。
  1. 人为因素
拉力试验机打滑的人为因素是由于操作人员在进行试验时没有按试验的正确方法进行操作而造成的,主要有两方面的因素:试样夹持长度较短和夹具的钳口选择不当。
3.1.1试样夹持长度较短
试验机夹具的正确使用方式应该是,在试件的夹持长度与夹具齿面长度相同时,先借助外力推动钳口,使其在夹持面上产生初始摩擦力,再通过试验机横梁的移动对试样加载,摩擦力拉动钳口(楔形口)时由于斜面的作用,轴向拉力越大,产生的夹持力也越大.试验机夹具本体上有两个斜面的楔形口正是依据上述夹持方式,按照接受均匀压应力设计的。但是,有些操作人员并没有按照试验机的使用要求进行操作,试样夹持长度较短,或者是试样加工的就太短,造成楔形口斜面受力不均(如图3所示),
试样夹持过短时的工作状态 
图3  试样夹持过短时的工作状态
 
楔形口局部压应力远远超过材料的屈服强度,从而使楔形口产生塑性变形、严重外翻,使楔形口斜面塌陷或磨损。夹具在这种情况下继续使用,减小了楔形口的角度,使夹具本体受力状态恶化而出现打滑现象。
3.1.2 夹具的钳口选择不当
拉力试验机夹具有多种不同的规格和夹面,针对不同的试样采用不同的夹头,有些操作人员在试验时,使用大规格钳口夹持小截面试样,或使用平夹头夹持大试样,使得夹具与试样接触不紧密,摩擦系数明显降低,最直观的表现为夹具的鳞状尖峰被磨平,摩擦力大幅度的减小。当试样受力逐渐增大达到静摩擦力时,试样就会打滑,从而产生虚假屈服现象。
3.2 设备因素
设备因素主要有拉力机在拉试样时由于氧化铁皮落入楔形块斜面而引起打滑。金属试样在进行拉拔过程中会产生金属氧化铁皮,氧化铁皮会落入到楔形块与夹具相结合的斜面中,使得斜面的平整度被破坏、表面粗糙度严重下降,使楔形口(楔形块)运动不灵活,在拉力不断增加时,楔形块沿燕尾斜面的滑动中产生爬行(跳跃行进)。拉伸加载过程中时常出现的“叭、叭”之声,就是这样产生的。这就是通常所说的打滑。
  1. 夹具打滑的对策
    针对以上由于认为因素和设备因素引起的打滑原因,制定了以下几点对策,通过对策的施行可以减少或消除拉力机打滑现象。
  1.  规范试验机的操作规程
针对试样夹持长度较短和夹具的钳口选择不当, 在拉力试验机的操作规程中,必须规定:“拉伸试样的夹持长度,不得小于夹具齿面的长度”和“不准使用用于大截面试样的钳口夹持小截面试样或使用平夹头夹持大试样”。操作人员必须按操作规程进行试验。
  1.  对楔形块斜面进行修复
对楔形块产生塑性变形、严重外翻,使楔形块斜面塌陷或磨损的应及时进行修复,修复一般可以采取以下两种方法
4.2.1 补焊
对楔形块斜面塌陷或磨损部分先进行补焊,然后用插床进行复原(如果机加工达不到粗糙度要求,还应进行刮研)。补焊部位的硬度、强度一般会有所提高,以后注意正确使用夹具就可以了。
4.2.2 镶嵌
对楔形块斜面按原设计角度用插床去除10毫米,然后在此部位镶嵌一块磨光的淬火钢板(如图4所示)。
图4  在夹具本体上加装垫板 
图4  在夹具本体上加装垫板
这种方式对夹具本体的设计强度略有削弱,但长期使用效果较好。
4.3 楔形块上方加上防层装置
为了防止金属试样在拉伸过程种氧化铁皮落入楔形块斜面,可以在楔形块上方安上两块橡皮块,如图5所示,
图5 在夹具燕尾槽上加上橡皮块 
图5 在夹具燕尾槽上加上橡皮块
这样就可以有效的减少氧化铁皮落入斜面,另外可以在楔形块斜面涂上黄油或润滑脂,并且定期对夹具进行擦洗和换油。
  1. 结束语
拉力试验机在进行拉力试验时出现打滑的机率还是比较高的,主要表现为试样夹持部分打滑或试验机某些力值传递环节间存在较大的间隙等因素,如果以前使用该试验机所作试验屈服值正常,而现在所作试验屈服值将明显偏低,且在某些较硬或者较脆的材料试验时现象尤为明显,则一般应首先考虑是试验机打滑这一原因。这时需及时分析引起打滑的原因,并针对原因采取对应的措施,才能确保我们的试验数据的准确性。
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