浅析万能试验机的检定
摘要：计量检定人员在仪器检定过程中，既要把握好检定规程的技术内涵，更要从实际出发充分考虑影响测试数据的各种因素，解决问题，既把握好技术质量关，也避免不必要的过早报废仪器而缩短使用寿命，造成经济损失。本文通过各方面对万能材料试验机的检定进行分析思考，以和大家交流。
关键词：材料试验机 检定 区别 变形测量系统
前言
随着精密测量等技术的不断发展和进步，能适用不同要求、不同环境，性能先进的各种材料试验机不断出现，材料试验机的合理应用对提高产品质量和安全、节约材料、降低成本等方面具有重要作用。要既安全可靠又经济实用地进行工程设计，就必须根据材料的机械性能来选择材料，而要获得材料机械性能的准确数据，就必须使用材料试验机。所以对材料试验机的检定检测具有重要的意义。
1、电子式万能试验机和液压万能试验机的特点和区别
电子万能试验机是结合机械、电子和传感器技术于一体的精密测量仪器，电子万能试验机在社会生产中的应用不断普及，由于其具有准确度高，功能强大，操作方便等优点，在中小力值测量范围内逐渐代替了传统的机械式和液压式试验机，深受广大用户的欢迎。
1.1从结构特点
电子式万能试验机：主要采用伺服电机作为动力源，丝杠、丝母作为执行部件，实现试验机移动横梁的速度控制。在传动控制上，目前主要有两种形式：同步带和减速机。关于其优缺点，还有待探讨，但都不影响用户使用。在测力上电子万能试验机均采用负荷传感器。
液压万能试验机：顾名思义，采用高压液压源为动力源。采用手动阀、伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制。普通液压万能试验机只能进行人工手动实现加载，属于开环控制系统，受价格因素的影响，测力传感器一般采用液压压力传感器。而电液伺服类万能材料试验机则是采用伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制，国内有些厂家亦已经采用高精度负荷传感器来进行测力。
1.2从使用性能
电子式万能试验机：通常不用油源。所以更清洁，使用维护更方便，它的试验速度范围可进行调整，试验速度可达0.001mm/min-1000mm/min，速比可达100万倍之多，试验行程可按需要而定，更灵活。测力精度高，有些甚至能达到0.2%。体积小，重量轻，空间大，方便加配相应装置来做各项材料力学试验，真正做到了一机多用。目前国内的主流试验机厂家生产的电子万能试验机，均可以做到载荷控制，应变控制，位移控制所谓的三闭环控制。
液压式万能试验机：受油源流量的限制，它的试验速度较低。手动液压万能试验机，操作较为简易，价格便宜，但控制精度较低。电液伺服万能试验机，其性能与电子万能试验机相比，除速度低外，控制精度不会差，采用负荷传感器的微机控制电液伺服万能试验机，力值精度也可以达到0.5%左右。且在做大吨位的材料力学试验时，更可靠，更稳定，性价比更高。
2、分析与思考
2.1同轴度检定的一点思考
试验机的同轴度是指试验机试样夹持装置在任意位置上和施加力的过程中，上、下夹头中心线与试验机加力轴线同轴一致程度。众所周知，材料拉伸试样时，试样承受正应力，而由于同轴度的影响会在试样中产生弯曲应力。弯曲应力会对试验结果产生不同程度的影响。如果试验系统具有对中装置或材料的塑性流动可以消除弯曲应力，影响可能不会十分明显。但对于高刚度材料或测量弹性极限需要限制塑性流动条件及塑性值很小的试样，一个很小的不同轴度就会产生各种弯曲应力，进而对试验结果产生十分显著的影响。据有关资料介绍，在弯曲应变增加1倍时，钢螺栓拉力疲劳寿命降低40%-60%，在同样的应力条件下，仅仅将加载部分绕纵轴旋转360°，弯曲百分比就从8%变为43%，改变了5倍。可见同轴度对有些试验的影响是至关重要的。在以往检测中检测同轴度有如下几种方式：（1）用百分表在校验棒上进行检测；（2）用象限水平仪检测校验棒的倾角度；（3）将校验棒中部切开，分别装在试验机上、下夹头上，检测对中性；（4）重锤法；（5）用同轴度自动检测仪检测同轴度。
上述方法（1）-（4）检测的是试验机几何同轴度，由于各种夹头连接环节间隙和对中调节的影响与实际试验条件是有差别的。方法（5）是检测受力状态下的同轴度，与前四种相比，更接近实际试验条件，比较合理。在《电子式万能试验机》规程中的同轴度检定中也明确地规定此种检定方法。对最大试验力小于5kN的电子试验机，由于受加工检验棒和装加引伸计的限制，规程规定采用方法（4）检定。
2.2对变形测量系统的一点理解
《电子式万能试验机》规程和《非金属拉力、压力和万能试验机》检定规程，在变形测量系统中，都包含并遵循《引伸计》检定规程。这是因为随着新材料、新工艺的不断发展，材料性能不断提高。很多材料的屈服强度Rel越发不明显，需要测试非比延伸强度Rp0.2或规定总延伸强度Rt，这就必须使用引伸计进行测试。引伸计是对材料微小变形的测量。在检定规程中要求试验机记录装置应能绘制力—变形、力—位移、力—时间曲线，根据用户的需求还可以绘制力—应变的曲线。规程中试验机位移的测量实际上是对材料大变形的测量。因此对变形的测量一定要上升到一定的高度来认识。
2.3鉴别力阈检定的一点理解
《电子式万能试验机》和《非金属拉力、压力和万能试验机》检定规程，都涉及到鉴别力阈的检定。主要原因是因为现在许多试验机制造单位对此技术指标的作用理解不一，造成了有的试验机只能在进入测试模式的条件下才能检定力值。在未进入测试模式时，零试验力时，显示的零示值没有任何的漂移、变化。呈现的完全是一种假象，体现不了试验机测量系统的真实情况。所以只有使用相对分辨力、零点漂移和鉴别力阈均满足要求的试验机，试验结果才可信。
3、结束语
在当前试验机的检定方面，《拉力、压力和万能材料试验机》和《电子式万能试验机》检定规程起着主导的作用，覆盖面广。《非金属拉力、压力和万能材料试验机》检定规程主要针对小负荷试验机（机械正弦摆试验机目前已逐步被电子式试验机所淘汰），其内容上大多和《电子式万能试验机》检定规程的内容相重复。一般来说《拉力、压力和万能材料试验机》检定规程更适合于液压式万能材料试验机的检定。《电子式万能试验机》检定规程更适合于电子式万能试验机的检定。两者有交融但影响不大。《非金属拉力、压力和万能试验机》和《电子式万能试验机》检定规程在内容上重复太多。有些技术要求还相互抵触。比如说：在试验机测量下限的要求方面和鉴别力阈的检定方面两者出来的结果是不一样的。个人认为《电子式万能试验机》检定规程更实用、更合理。《非金属拉力、压力和万能试验机》和《引伸计》检定规程在引伸计的技术指标和引伸计的后续检定方面要求不一致。个人认为《引伸计》检定规程的技术指标和要求更符合实际和正确一些。以上只是个人一点粗浅的观点和看法，有些也不成熟，只想提出来和大家商榷，达到共同学习、共同提高的目的。
参考文献
[1]张金伟.电子万能试验机定期检定的数据分析[J].试验技术与试验机，2006.
[2]刘滨.电子万能试验机与液压万能试验机的区别与特点[J].计量与测试技术，2008.