试验机检定和检测过程中易被忽视的问题
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【摘要】 本文通过阐述试验机检定过程中容易被忽略的检测条件和方法，尤其是配套工装的结构和形式，几种典型的工装的形式和各自的优缺点，分析了其中的原因从而提高试验机在检测中的准确度。
【关键词】 试验机检测方法;配套工装;典型工装
Abstract： In this paper， the testing conditions and methods which are easy to be ignored in the testing process of the testing machine， especially the structure and form of the matching tool， are described， several typical forms of tooling and their advantages and disadvantages are analyzed to improve the accuracy of testing machine.
Key words： testing machine testing method;matching tooling;typical tooling
随着国民经济的不断发展，航天航空、汽车、钢铁、纺织、食品包装等轻工部门也茁壮发展，各类试验机被广泛应用，例如对防火门压板强度检测试验、纸箱抗压强度的检测、各大钢厂的钢铁材料性能试验等，而检定对试验机准确度要求较高，当今试验机的基本技术指标如准确度等级（最高0.5级）、闭环反馈伺服控制、功能依据客户要求设定、结构框架等技术已很成熟，而影响其准确度等级的因素往往出现在其检测方法和配套工装上，例如试验加持过程中的力是否需要清零，在检测过程中是否按规程要求预压或者预拉三次，工装的设计和形式是否合理等，这些关键的问题在检测过程中往往被忽视，从而容易导致检定或者检测产品数据的不准确
1 检测方法的带来的影响
1.1 试验加持过程中的力是否需要清零
操作者或者计量检定部门人员在用拉力试验机做普通拉伸试验或者计量检定时，基本的操作如下，当使用上下夹头类型的工装，上下夹头在夹紧产品试样或者标准测力仪时，这个过程都会产生一个附加力，根据产品、标准测力仪的结构和夹持方式的不同，这个力大小不一致，很多操作者和计量检定人员对于夹持这一过程中产生的附加力是否要清零这点不大清楚，一部分认为应该清零，一部分人认为不应该清零，还有一部分人认为清不清零都可以，产生的力不影响最终的测量结果，不管是清零还是不清零也大部分无法解释这么做的原因。
分析结果如下：拉力试验机在做试验或者检定前的清零其实对最终的检测结果有很大影响，因为这个力是恒定的，属于系统误差，对大力值影响较小，但是对小力值来说，这个恒定的系统误差会使检测数据变得不是线性，从而极易造成检测结果或者检定结果超差。
很多试验机厂家在给客户培训的时候为了省事，会直接让客户夹持完产品后对所有数据清零后开始测试，其实这是错误的，正确的做法应该是先将试样一端先夹持在有传感器的夹头上，试验机力清零，然后夹持传感器另一端。两端夹持好后不再清零，直接开始试验。
具体原因如下：检测产品或者力传感器一端的夹具先进行夹持，这时候产品或者力传感器并没有受到任何外力作用，所以产品未受力、力传感器显示仪表显示为零，当对产品或者传感器另一端进行夹持时，这时整个产品或者力传感器处在两个夹具之间的部分已经受力，或者说在夹持的过程中已经让夹具对产品或力传感器产生了轴向的初始力，所以此时拉力试验机就不能再清零了，如果清零就相当于消除了这个初始力，那么对整个实验或者检定的结果的结果会产生影响
1.2 在检测过程中是否按规程要求预压或者预拉三次
有很多计量检定部门人员在检定试验机过程中认为力传感器在使用时只要预热就可以了，无需进行预压或者预拉的操作。其实这么做是不对的。具体原因如下：
1）不符合JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机》[1]和JJG 475-2008《电子式万能试验机》[2]的要求，规程明确要求在检定前进行预压或者预拉三次。
2）应变式测力仪是由力传感器、线路和指示器三部分组成。从力传感器方面来考虑需要预压或者预拉三次，主要是因为应变式力传感器的弹性体是柱形的，预压或者预拉三次，可以有效的消除其弹性滞后。
3）通过检定回零误差，可以发现零点在预压三遍前后是有变化的，这一变化对小量程的力传感器影响巨大。
检定拉力、压力试验机进行预压或者预拉三次是有必要的。
2 工装的设计和形式是否合理
2.1 典型的工装形式
1）刚性工装
如图1（a）工装顶端与试验机的力传感器由螺纹连接，工装由一平板和圆柱钢螺纹连接组成。检定时，试验机与标准测力仪通过工装对接，由于横梁移动移动速度要低于2 mm/min，因此工装在检定过程中的变形忽略不计，力传感器与标准测力仪变形量趋于一致，实现力的加载。
2）弹簧连接的工装
如图1（b）工装顶端与试验机力传感器由螺纹连接，工装由两标准平板（两平板之间有一个标准钢球）通过弹簧与螺钉螺纹链接组成。检定时，横梁缓慢向下移动，下平板与被测物不动，上平板缓慢压到钢球之上，钢球接触上平板后，工装形成一刚性连接，使力传感器与标准测力仪变形量保持一致，实现力的加载。
3）球转接头的刚性工装
如图1（c）工装顶端与试验机力传感器螺纹连接。抗压夹具由圆柱钢、球头、螺套、平板组成。圆柱钢下端有一球头，通过球头與下平板螺套连接，且球头与螺套之间间隙非常小，当横梁缓慢向下移动时，下平板与试件接触，通过球头传递力值，使力传感器与标准测力仪变形量保持一致。
2.2 三种工装的优点和缺点
1）刚性工装
优点：基本不发生变形，可以通过横梁的慢速移动使力传感器和标准测力仪的变形量保持一致。
缺点：a.由于某些原因传感器或者工装发生变形时，当检测产品时，横梁移动过程中力传感器和标准测力仪同轴度产生偏差，导致了侧向力，影响检测结果;b.用户使用工装时，有可能遇到如非平面产品，由于抗压强度和试验力和作用面积有关，由于工装的不可变形性，导致测量面积变小，从而就会造成实际测量的抗压强度的变高。
2）弹簧连接的工装
优点：可以自动调节水平，保证检测过程中的产品的受力状态不变。
缺点：由于使用不恰当或者装卸次数过频，致使连接弹簧的长度不一致，导致弹簧对平板的作用力不一致，使上平板产生微小变形，从而影响了试验机和被测产品的作用线不同轴，产生了侧向力。
3）球转接头的工装
这类工装在实际使用中，更为广泛，可以很好地自动调整上平板和被测产品在同一水平面上，通过球头可以保证平板与被测产品保持水平，保证了作用面积与试验力的准确性，但是使用时间过长会球头和螺套会发生磨损，从而导致间隙过大，影响测量的精确度。
3 小结
本文通过提出试验机的检定和检测过程中易被忽视的几个重要问题，剖析了问题发生的原因，对实际的检定和检测工作具有一定的指导意义。
【参考文献】
[1] 拉力、压力万能试验机检定规程：JJG 139-2014[S].
[2] 电子式万能试验机检定规程：JJG 475-2008[S].
【作者简介】李修竹（1976-），男，工程师，本科，研究方向为计量管理与计量检测。
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