夾具是拉力儀*的部件之一。究竟什么是夾具,夾具起什么作用又有哪幾類呢?根據(jù)試驗(yàn)方法不同,夾具大致可分為:拉伸類夾具、壓縮類夾具、彎曲類夾具、剝離類夾具、剪切類夾具等,其中拉伸類夾具約占夾具總量的三分之一。
一、夾具的特點(diǎn)
我們做試驗(yàn)是通過夾具夾持試樣,來對(duì)試樣施力。夾具所能承受的試驗(yàn)力值大小,是夾具的重要指標(biāo)之一。它決定了夾具的結(jié)構(gòu)及操作夾具的勞動(dòng)強(qiáng)度,試樣材質(zhì)分有有金屬和非金屬兩大類,形狀也大小不一。組成材料的成分也各種各樣,試樣所能承受的試驗(yàn)力小到幾十厘牛(如紡織用氨綸絲),大到幾十噸(如普通鋼材);試樣尺寸小到直徑0.006mm的金絲,大到直徑1m的PVC管材等。因此,根據(jù)不同的試驗(yàn)力、試樣的形狀來進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)和選購。
二、夾具材料的要求
1、對(duì)普通金屬及非金屬試樣,由于夾具的鉗口直接與試樣接觸,一般都會(huì)選用合金結(jié)構(gòu)鋼,合金高碳鋼、冷作模具鋼等,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠鋸?qiáng)度、耐磨性。有時(shí)也在鉗口處鑲裝特種鋼材,或在鉗口表面噴涂金鋼砂等。
2、對(duì)試驗(yàn)力較小的夾具,在與試樣接觸的表面會(huì)采用粘軟質(zhì)膠皮等。如:塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面。
3、夾具體一般采用中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)性能。有時(shí)為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬。有時(shí)也采用鑄造結(jié)構(gòu)的鑄鋼、鑄鋁等。
三、夾具結(jié)構(gòu)的要求
1、夾具的設(shè)計(jì)主要依據(jù)材料的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試樣的形狀及材質(zhì)。以上所說的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS等,還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等,這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣制樣及試驗(yàn)方法都有嚴(yán)格的規(guī)定,我們可以根據(jù)試樣及試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)不同的夾具。對(duì)于特殊試樣使用的夾具,主要根據(jù)試樣的形狀及材質(zhì)來設(shè)計(jì)夾具。
2、夾具本身沒有固定的結(jié)構(gòu),如金屬絲可采用纏繞方式夾緊,也可采用兩個(gè)平板夾緊,金屬薄板試樣可采用楔形夾緊方式,也可采用對(duì)夾夾緊方式,這和儀器主機(jī)有明顯的區(qū)別。儀器主機(jī)國內(nèi)、國外的大同小異,而夾具國外的、國內(nèi)的區(qū)別很大,乃至不同公司間也區(qū)別較大。這主要取決于公司的整體水平,設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)積累。國外的夾具,一般做工細(xì)致,可用性較高,但價(jià)格較高,處在市場;而我國的夾具,由于涉足行業(yè)廣,在國內(nèi)的*大,在一定程度上可以取代國外的部分夾具,處在中市場。但在一些新材料、特種材料用夾具上,國內(nèi)與國外水平還有一定差距。
3、夾具本身就是一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu),我們知道機(jī)械上的鎖緊結(jié)構(gòu)有:縲紋、斜面、偏心輪、杠桿等,夾具就是這些結(jié)構(gòu)的組合體。拉力儀用夾具在結(jié)構(gòu)上沒有固定的模式,根據(jù)不同的試樣及試驗(yàn)力大小,在結(jié)構(gòu)上差別很大。試驗(yàn)力值大的試樣一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu),隨試驗(yàn)力的增加,夾緊力隨之增加。如果夾具按結(jié)構(gòu)劃分,可分為楔形類夾具(指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、對(duì)夾類夾具(指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、纏繞類夾具(指試樣通過纏繞方式鎖緊的夾具)、偏心類夾具指采用(偏心鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具)、杠桿類夾具(指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)的夾具)、臺(tái)肩類夾具(指適用于臺(tái)肩試樣的夾具)、螺栓類夾具(指適用于螺栓、螺釘、螺柱等測試螺紋強(qiáng)度的夾具)、90°剝離類夾具(指適用于兩試樣進(jìn)行垂具,直剝離的夾具)等。這些夾具結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn),例如:楔形夾具,初始夾緊力小,隨試驗(yàn)力的增加,夾緊力隨之增加。對(duì)夾夾具,初始夾緊力大,隨試驗(yàn)力的增加,夾緊力隨之減小。
四、夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1、拉力儀的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品(即成品、半成品)檢測方向發(fā)展,這就要求與之相適應(yīng)的夾具。由原來用于標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗(yàn)的夾具,向用于成品檢測的夾具過渡。
2、夾具使用向率,低勞動(dòng)強(qiáng)度的方向發(fā)展。過去的夾具一般采用機(jī)械鎖緊,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且勞動(dòng)強(qiáng)度大,使得工作效率大為將低。隨著工作環(huán)境的改善,及大批量試驗(yàn)的需要,比如生產(chǎn)流水線隨機(jī)抽檢,夾具的夾持方式也由原來的機(jī)械夾持向氣壓夾持、液壓夾持等方向發(fā)展。
3、全自動(dòng)夾具,即從試樣尺寸測量、裝夾,開始試驗(yàn),出測試報(bào)告一次性自動(dòng)完成。此類夾具成本很高,僅適用于大批量的相同試樣的測試。
4、隨著環(huán)境試驗(yàn)的增多,用于高低溫試驗(yàn)的夾具也不斷增多。用于高低溫試驗(yàn)的試驗(yàn)箱,給夾具的設(shè)計(jì)增加了難度。拉伸試驗(yàn),國家標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定:圓試樣用螺紋,板試樣上有孔。連接方式的固定,使得夾具的設(shè)計(jì)較為簡單。而高低溫試驗(yàn)卻不同,在高低溫箱中做試驗(yàn),要求試樣標(biāo)距較短,夾具就必須裝入高低溫試驗(yàn)箱,而試驗(yàn)箱對(duì)試驗(yàn)行程又有限制,這就要求夾具不僅體積小,而且要滿足試驗(yàn)力,又要耐高溫、低溫,所以設(shè)計(jì)起來較難。
5、連續(xù)試驗(yàn)夾具增多。過去一般是對(duì)制樣測試,試樣的拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)是分開進(jìn)行的。而現(xiàn)在成品檢測越來越多,試樣在同一次試驗(yàn)中既要求拉伸,又要求壓縮,而且要求率,所以只能用一種夾具,既做拉伸試驗(yàn)又做壓縮試驗(yàn)。
6、特殊行業(yè)試驗(yàn)夾具增多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一些新興的行業(yè)對(duì)試驗(yàn)夾具提出了新的要求,例如:要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性、耐腐蝕等。
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