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機(jī)械社區(qū)

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標(biāo)題:

檢測(cè)橡膠試樣拉伸性能是一項(xiàng)橡膠質(zhì)量檢測(cè)的重要指標(biāo)之一，幾乎所有的橡膠相關(guān)產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)實(shí)驗(yàn)室都會(huì)配置一臺(tái)和多臺(tái)橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)。但筆者在維修時(shí)候發(fā)現(xiàn)，其實(shí)很多實(shí)驗(yàn)室的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)的配置并不一定能夠完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。這其中既有用戶(hù)試驗(yàn)機(jī)選型人員的不專(zhuān)業(yè)原因，亦有廠家銷(xiāo)售人員的的溝通不充分馬虎所致。當(dāng)然，也有部分則是，大部分工礦企業(yè)用戶(hù)的標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)不強(qiáng)，舍不得投入的原因。
那么，我們?cè)撨x擇一臺(tái)什么樣的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)來(lái)做橡膠拉伸試驗(yàn)?zāi)兀?/font>
一、首先該明白：按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我們需要的數(shù)據(jù)是什么？一般來(lái)說(shuō)，橡膠的拉伸試驗(yàn)需要求取以下幾項(xiàng)或七項(xiàng)的參數(shù)
1.試樣拉伸至斷裂過(guò)程中出現(xiàn)的最大力值（拉伸強(qiáng)度）；
2.試樣斷裂時(shí)的力值（斷裂強(qiáng)度）；
3. 屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的力值（屈服點(diǎn)拉伸應(yīng)力）；
4.試樣拉伸到給定伸長(zhǎng)率時(shí)的力值（定伸應(yīng)力）；
5.試樣拉伸至給定應(yīng)力時(shí)的伸長(zhǎng)率（定應(yīng)力伸長(zhǎng)率）；
6.屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率（屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)率）；
7.試樣斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率（扯斷伸長(zhǎng)率）。
二、根據(jù)以上所測(cè)參數(shù)的要求。橡膠拉伸試驗(yàn)過(guò)程中需要跟蹤的數(shù)據(jù)有兩項(xiàng)：拉力力值和標(biāo)距變化量。
所以用于測(cè)試橡膠拉伸性能的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)必須滿足以下四個(gè)要求：
1.大行程。
由于橡膠在拉伸時(shí)變形量很大，尤其是乳膠制品，伸長(zhǎng)率有可能高達(dá)1000％以上。所以在橡膠試樣斷裂之前，必須保證夾持器有足夠的行程。
2.高精度及高頻率的數(shù)據(jù)采集。
拉伸橡膠不需要很大的力，拉力測(cè)量范圍不需要很大，所以需要力值的精度較高。一般要求試驗(yàn)機(jī)能夠求取小數(shù)點(diǎn)后兩位以上精度的力值。此外由于檢測(cè)橡膠拉伸性能需要拉伸過(guò)程中的數(shù)個(gè)拉力值，而拉伸試驗(yàn)又不可重復(fù)，所以即時(shí)準(zhǔn)確記錄每個(gè)試驗(yàn)段的拉力力值對(duì)于試驗(yàn)成敗起著非常重要的作用。
3.準(zhǔn)確的標(biāo)距測(cè)量和記錄裝置。
試樣標(biāo)距的測(cè)量是計(jì)算橡膠伸長(zhǎng)率的重要數(shù)據(jù)，所以橡膠拉伸試驗(yàn)中拉力試驗(yàn)機(jī)必須準(zhǔn)確地測(cè)量試樣的應(yīng)變量，并即時(shí)地記錄下來(lái)。
4.可以準(zhǔn)確描述應(yīng)力－應(yīng)變曲線的裝置。
拉伸試樣中的拉力值和標(biāo)距之間有著密切的聯(lián)系，例如：試樣的定伸應(yīng)力需要測(cè)量試樣拉伸到給定伸長(zhǎng)率的力值，而定應(yīng)力則需要測(cè)量試樣拉伸到給定應(yīng)力的標(biāo)距。試驗(yàn)完成后，準(zhǔn)確的應(yīng)力－應(yīng)變曲線可以再現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程，并清晰的反映每個(gè)試驗(yàn)段的數(shù)值，便于計(jì)算試驗(yàn)要求的項(xiàng)目
三、試驗(yàn)人員橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)選型參考
綜合上述，試驗(yàn)人員按以下方法選擇一臺(tái)合適的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)
1.試驗(yàn)機(jī) 行程范圍。
普通標(biāo)準(zhǔn)厚度試樣（1、2、4型啞鈴狀試樣的厚度為2.0±0.2mm，3型試樣的厚度為1.0±0.1mm）斷裂時(shí)的標(biāo)距一般都在1米以?xún)?nèi)；特殊厚度試樣，如醫(yī)用橡膠手套的試樣，斷裂時(shí)標(biāo)距有可能超過(guò)1米。所以?shī)A具移動(dòng)范圍一般在1米到1.5米之間，這樣可以適合各種橡膠試樣的拉伸試驗(yàn)。要實(shí)滿足這一要求并不困難，一般的橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械傳送部分均可以滿足。
2橡膠拉力試驗(yàn)機(jī) 拉力測(cè)量和記錄裝置。
拉力試驗(yàn)機(jī)的拉力測(cè)量和記錄裝置主要由兩種：機(jī)械儀表式和傳感器式。機(jī)械儀表式拉力測(cè)量裝置主要依靠拉伸過(guò)程中的反作用力，通過(guò)彈簧、砝碼等機(jī)械傳送裝置帶動(dòng)儀表盤(pán)上的指針轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)示拉力值，并利用傳統(tǒng)的記錄儀記錄力值－時(shí)間曲線。機(jī)械儀表式拉力試驗(yàn)機(jī)價(jià)格便宜，但其性能卻無(wú)法達(dá)到橡膠拉伸試驗(yàn)的要求，它只能單獨(dú)處理拉力值，無(wú)法記錄細(xì)微變化的拉力值，并將拉力值和試樣標(biāo)距有效地聯(lián)系起來(lái)。裝有適當(dāng)精度拉力傳感器的拉力試驗(yàn)機(jī)則可以精確記錄每一時(shí)刻的拉力值，并通過(guò)相關(guān)程序進(jìn)行處理、計(jì)算，以滿足橡膠拉伸試驗(yàn)的要求。
3.試驗(yàn)機(jī) 標(biāo)距測(cè)量和記錄裝置。
橡膠的標(biāo)距測(cè)量是拉伸試驗(yàn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接影響到試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)階段標(biāo)距測(cè)量方法主要有兩種：手動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量。手動(dòng)測(cè)量就是在夾具移動(dòng)桿邊豎直設(shè)置一根標(biāo)尺和兩根可在豎直方向上移動(dòng)的水平標(biāo)距桿，拉伸試驗(yàn)時(shí)，靠目力觀察試樣上標(biāo)距的變化，手動(dòng)控制兩根標(biāo)距桿，使之與試樣上的標(biāo)距同步，同時(shí)記錄標(biāo)距桿在標(biāo)尺上的移動(dòng)距離。手動(dòng)測(cè)量的誤差非常大：其一，目力觀察試樣標(biāo)距會(huì)引起一定的偏差；其二，靠手動(dòng)移動(dòng)標(biāo)距桿始終無(wú)法準(zhǔn)確跟蹤試樣標(biāo)距變化；其三，試驗(yàn)人員一邊移動(dòng)標(biāo)距桿，一邊很難記錄標(biāo)距值，更無(wú)法在試驗(yàn)結(jié)束后準(zhǔn)確描述應(yīng)力－應(yīng)變曲線。
相比較自動(dòng)測(cè)量標(biāo)距更有利于對(duì)橡膠拉伸性能的檢測(cè)。現(xiàn)在許多拉力試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)標(biāo)距測(cè)量裝置采用接觸式傳感器即時(shí)測(cè)量標(biāo)距的變化，傳感器移動(dòng)裝置的安裝位置主要有兩種：①安裝在夾具上；②試樣上。將移動(dòng)裝置安裝在夾持器的傳感器有一定的局限性。由于橡膠的彈性變形非常大，夾持器的移動(dòng)距離和試樣標(biāo)距的變化值有很大的差距，所以安裝在夾具上的標(biāo)距傳感器比較適合檢測(cè)彈性變形非常小（如金屬材料）試樣的拉伸性能，而不能用于檢測(cè)橡膠拉伸性能。
另一種安裝方式是在夾具移動(dòng)桿邊豎直設(shè)置一根光柵尺和兩根可在豎直方向上移動(dòng)、帶有小夾子的水平標(biāo)距桿（俗稱(chēng)：大變形）。這種傳感器的安裝方式和上面所說(shuō)的手動(dòng)測(cè)量的使用原理是一致的，只是將標(biāo)尺改成光柵尺，將手動(dòng)操作改成由試樣帶動(dòng)標(biāo)距桿移動(dòng)。安裝在標(biāo)距上的傳感器適用于金屬或標(biāo)準(zhǔn)厚度橡膠試樣的拉伸試驗(yàn)，因?yàn)槔爝@些試樣時(shí)的力值較大，帶動(dòng)標(biāo)距桿移動(dòng)的力值與之相比很小，雖然會(huì)對(duì)試樣有一定影響，但不足以影響整個(gè)試驗(yàn)的成敗。
但橡膠拉伸性能檢測(cè)中有一些特殊試樣就不能采取接觸式傳感器進(jìn)行標(biāo)距測(cè)量，例如醫(yī)用橡膠手套試樣。橡膠手套的主要成分為天然乳膠，拉伸試驗(yàn)過(guò)程中所用的拉力值比一般的橡膠制品小，同時(shí)GB7543－1996《橡膠醫(yī)用手套》中規(guī)定拉伸性能試驗(yàn)的試樣是直接在橡膠醫(yī)用手套成品上直接裁取的，所以裁取下的試樣厚度很小，大約只有0.2mm左右，這樣厚度的乳膠試樣只需要很小的力值就可以將試樣拉伸很長(zhǎng)。所以采取接觸式標(biāo)距測(cè)量方式對(duì)試樣拉伸試驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，影響原因如下：其一，接觸試樣的標(biāo)距桿的自重會(huì)將試樣向下扯，影響拉力測(cè)量；其二，標(biāo)距桿的夾持對(duì)被夾持部位的拉伸有一定的影響，使其不能自由拉伸。
采取非接觸式視頻引伸計(jì) 就可以避免上述這些問(wèn)題，采用攝像的方法對(duì)標(biāo)距的變化進(jìn)行跟蹤就是其中一個(gè)方法。試樣背景采用黑色粗糙不反光材料（如黑色粗糙絕緣膠布），將標(biāo)距部分（即兩條標(biāo)距線之間的部分）用對(duì)比度高的涂料涂色（若試樣顏色較淺則標(biāo)距用黑色顏料涂滿，若試樣顏色較深則標(biāo)距用白色顏料涂滿），將攝像頭采集的圖像輸入計(jì)算機(jī)，調(diào)整對(duì)比度，使標(biāo)距邊界在計(jì)算機(jī)上可清晰辨別。在拉伸過(guò)程中通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理，對(duì)標(biāo)距線進(jìn)行跟蹤，實(shí)時(shí)測(cè)試標(biāo)距值。這種測(cè)量方法不僅可以準(zhǔn)確地測(cè)量出每一時(shí)刻的標(biāo)距值，還不會(huì)影響到橡膠的拉伸過(guò)程。
*上面所述，均為橡膠材料的力學(xué)檢測(cè)要求。橡膠成品件的相關(guān)檢測(cè)并不能完全參照上面方法。如筆者曾為日本鬼怒川橡塑制品中國(guó)有限公司所選的一款材料試驗(yàn)機(jī)。則需要按照其成品要求做等負(fù)荷循環(huán)壓縮試驗(yàn)，插拔力循環(huán)試驗(yàn)，保載荷持久試驗(yàn)等。這些試驗(yàn)已不是一般橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)可以完成的了。材料科學(xué)的進(jìn)步，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高，會(huì)有更多的試驗(yàn)要求。與時(shí)俱進(jìn)是唯一的應(yīng)對(duì)辦法。
橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)，按照不同層次客戶(hù)需求主要分為以下三種：
微機(jī)控制單臂電子式拉力試驗(yàn)機(jī) 數(shù)顯電子拉力試驗(yàn)機(jī) 微機(jī)控制門(mén)式拉力試驗(yàn)機(jī)。