设备介绍之金属材料拉伸试验机

更新时间:2025-09-24 浏览次数:120次
  一、设备概述​​
 
  金属材料拉伸试验机​​是一种用于测定金属材料在静态拉伸载荷下的一系列力学性能指标的精密仪器。它通过对标准试样施加轴向拉伸力,直至其断裂,来获取材料强度与塑性的关键数据。符合​​ISO 6892、ASTM E8/E8M、GB/T 228.1​​等国际/国家标准。
 
金属材料拉伸试验机产品图片
​​       二、核心结构与工作原理​​
 
  1. ​​1.机械框架​​
 
  ​​结构形式​​:
 
  ​​单立柱​​:适用于小载荷,成本低,占空间小。
 
  ​​门式双立柱​​:主流结构,稳定性高,载荷范围广。
 
  ​​刚度要求​​:金属测试载荷高,机身需具备​​高刚性以减少变形误差。
 
  2. ​​2.加载系统​​
 
  ​​驱动方式​​:
 
  ​​伺服电机+滚珠丝杠​​:主流方案,控制精度高。
 
  ​​液压驱动​​:用于超大载荷,如重型钢结构测试。
 
  ​​传动机构​​:精密丝杠或作动缸,确保加载匀速稳定。
 
  3. ​​3.夹具系统​​
 
  ​​金属专用夹具​​:
 
  ​​楔形夹具​​:自适应锁紧,防止打滑(通用性强)。
 
  ​​螺纹夹具​​:用于棒材、螺纹钢的轴向拉伸。
 
  ​​平推夹具​​:薄板、箔材测试,避免应力集中。
 
  ​​夹面设计​​:锯齿纹/高温合金纹路,增强咬合力;高温测试需水冷保护。
 
  4. ​4.​测量系统​​
 
  ​​力传感器​​:
 
  量程覆盖1N~2000kN,精度±0.5% FS。
 
  过载保护达150%额定容量。
 
  ​​变形测量​​:
 
  ​​引伸计​​(关键!):直接测量试样标距段应变,精度±0.5µm。
 
  ​​非接触视频引伸计​​:适用于脆性材料或高温环境。
 
  5. ​5.​控制系统​​
 
  ​​多闭环控制​​:力、位移、变形三闭环反馈,支持多种控制模式。
 
  ​​软件功能​​:自动生成应力-应变曲线、判定屈服点、抗拉强度、断后伸长率等。

  ​​三、金属测试关键参数​说明

参数 说明
​​最大载荷​​ 根据材料强度选择(如航空钛合金需≥600kN)
​​行程范围​​ 满足长试样断裂伸长需求
​​位移分辨率​​ 影响弹性模量测量精度
​​引伸计标距​​ 兼容不同标准试样
​​数据采样率​​ 精准捕捉屈服点瞬态变化
​​同轴度​​ 避免偏心加载导致的应力误差
 
  ​​​四、可测定的关键力学性能指标​​
 

      拉伸试验可得到金属材料核心的力学性能参数:

性能指标

符号

定义与意义

​​屈服强度​​

​​Rp0.2 (ReL)​​

材料开始发生明显塑性变形的应力值,是​​结构设计的主要依据​​。

​​上屈服强度​​

​​ReH​​

屈服期间初次下降前的最高应力。

​​抗拉强度​​

​​Rm​​

试样在断裂前所能承受的最大名义应力。

​​断后伸长率​​

​​A​​

试样断裂后的塑性伸长量与原始标距的百分比,表征​​材料的塑性​​。

​​断面收缩率​​

​​Z​​

试样断裂后截面面积的最大缩减量与原始截面积的百分比,是​​表征塑性最敏感的指标​​。

​​弹性模量​​

​​E​​

材料在弹性变形阶段内应力与应变的比值,表征材料​​抵抗弹性变形的能力(刚度)​​。


​​       五、特殊功能扩展​​

  ​​1.高温/低温测试​​:搭配环境箱,研究温度对性能影响。
 
  ​​2.疲劳测试​​:增加动态作动器,进行循环载荷试验。
 
  ​​3.数字图像相关​​:全场应变分析,研究局部变形与颈缩。
 
  ​​六、选型注意事项​​
 
  ​​1.载荷匹配​​:预估材料最大强度,选择150%安全余量的量程。
 
  ​​2.精度等级​​:
 
  研发级:力值精度≤±0.5%,引伸计精度≤±0.5µm。
 
  工业质检:力值精度±1%可接受。
 
  ​​3.夹具适配性​​:
 
  高温合金需水冷夹具;线材需V型槽夹具;复合材料避免使用楔形夹。
 
  4.​​扩展性​​:预留接口用于引伸计、DIC、环境箱等扩展模块。
 
  ​​七、维护与校准​​
 
  ​​1.日常维护​​:导轨润滑、夹具清洁、传感器防过载。
 
  ​​2.强制校准​​:
 
  力传感器:每年1次。
 
  引伸计:每6个月校准。
 
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