万能材料试验机的同轴度检测方法分析

王镱淮，刘 群

（通化市计量检定测试所，吉林 通化 134000）

万能材料试验机在进行力学性能试验的过程中，受到一些影响因素的影响，比如加工、设计及使用等，导致同轴度出现不同程度的误差，使金属材料在进行拉伸实验过程中，引入附加弯距，以此使实验结果正确性产生较大影响。为此，检测规程对万能材料试验机同轴度进行了技术要求，并且在此基础上使检测方法实施有效规范，其中在对同轴度进行检测规定的过程中主要有以下两个方法，几何测量法与引伸计测量法，但是由于两种方法的检测结果需要分别制定，在此过程中存在一定差异性，致使同台万能材料试验机在采用两种方法检测的过程中存在不同结论，使检定工作严谨性较低。所以，应对同轴度检测方法与判定标准实施有效修改，从而对万能材料试验机的检定工作进行有效的完善。

1 试验机同轴度概述

试验机同轴度主要是指试验机试样夹持装置在不同位置施加力的过程中，试验机加力轴线与上下夹头中心线之间同轴的程度。因万能材料试验机试样夹持装置在加工与设计的过程中存在同轴度误差，导致检测材料力学性能承受拉力产生附加力，这对实验结果的准确性造成不同程度的影响，为了降低实验结果，提高实验结果准确性，通过检定规程对同轴度提出技术要求，以此降低同轴度误差，这对同轴度检测结果准确性具有较大促进作用，可大大降低同轴度误差。

2 试验机同轴度技术要求

在对一级万能材料试验机同轴度首次测定的过程中，应当对其进行有效的检测，在后续鉴定期间不再对同轴度实时检测，对于0.5级试验机的同轴度，在每次检定的过程中，均需要对同轴度实时检测。此外，万能材料试验机试样夹持装置在不同位置中，夹头、同轴度需要满足以下要求：①若试验机最大力值小于30KN，不能超过2mm/500mm；②若试验机最大力值高于30KN需要符合表1中内容[1]。

表1 试验机级别与同轴度最大允许误差

3 与美标同轴度测量方法对比

与美标同轴度测量方法对比，美标ASTM E1012-14《Standard Practice for Verification of Testing Frame Specimen Alignment Under Tensile and Compressive Axial Force Application》中对试验机同轴度参数进行了统一要求，并且对最大允许误差与级别实施了有效的规定[2]。我国检测方法与国标同轴度应变测量方法差异性相对较小，其中美标同轴度测量方法，对检测式样做出了一定的规范性要求，应当在一定长度内在不同界面中放置应变片，在受力期间对不同截面的应变实施有效测量，并对试验及同轴度级别进行有效的评价，各个截面测得的应变不同，则取最大值作为级别评价结果。此外，国标同轴度检测方法需要通过同轴度测量仪中的引伸计装置，对检测式样在受力中间位置变形量进行有效的测量，以此作为试验机的同轴度。由此可以看出，两者测量方法均有一定差异性，但是测量目的均是提升万能材料试验机同轴度大小测量的准确性。

4 试验机同轴度的检测方法

4.1 应变测量法

应变测量方法与即可检测方法相比，更具有较高试验条件。首先，测量原理在万能材料试验机夹持装置中放入检测式样，并对检测式样增加一定力值，再使用同轴度自动检测仪中的引伸计对检测式样出现的弹性获得同轴度大小。

此外，还可以通过其他变形测量装置对检测式样弹性进行测量，以此获得同轴度度大小。其次，测量方法是：最大试验力高于30KN，需要根据规程要求进行实验，检验试样的针对性选择采用同轴度测试仪实施检定，在进行检定的过程中，把检测检验试样夹在夹头中，同时将试验机最大试验力对检测式样进行施压，在此过程中对同轴度测量仪零点实施有效的调整，施加试验力至最大试验力的4%。在此期间应确保最大力不能使检测式样出现变形，测量试样的两侧弹性，在相互垂直的方向上分别测量，一般情况下测量次数为三次。

4.2 几何测量法

量程不大于30KN的万能材料试验机，使用应变测量方法。对检测实验同轴度进行测量，就算采用铝合金材料试样也会出现一定的变形量，我国同轴度检测装置对此变形量很难进行检测，要对于量程小于30KN的测试机采用几何测量方法，对同轴度实时测量，其测量方法需要采用定心盘与重锤方式进行检查，其中定心盘中心刻度为2mm。在检查的过程中，把重锤在实验集中悬挂，定心盘在试验及下夹具中心处进行固定，将夹具移动，确保实验空间一般情况下应大于500mm，若实验空间小于500mm，需要将其移至极限空间位置，再对悬挂进行有效的调节，并在此基础上使垂肩与定心盘面进行最大限度的接近，同时对锤尖进行检查，是否落在规定直径圆中。

此外，在使用几何量检测方法的过程中，具有一定的局限性，主要表现在以下两个方面：①在应用的过程中，只考虑了测量点中的截面圆心，比如重锤方法，在一定程度上没有对夹头轴线垂直度产生的影响进行重视；②在现实测量的过程中，操作过程有较大难度，比如在使用百分表法期间操作难度大，为了使标距在一定的范围之内的同轴度，一般情况下在500mm，应进行直角尺的配备，在此过程中也可以使用其他工具，并且在此基础上还需要对万能材料试验机中的工作台的安放位置进行全面考虑，同时还应考虑平面度条件[3]。以下为一种有效的参考方法：在测量之前，首先准备6只百分表与磁性表座，同时还应准备相对长度的圆柱度的试棒与套管，其中需要确保套管有一定的刚度与内径，内径不能小于套管，把两种物件夹在万能材料试验机中，在此过程中将横梁进行有效的移动，在套管中放入试棒，在放置的过程中，应放置套管中的适当位置，再把百分表根据一定角度通过表座，在不同测量截面将试棒进行调零，再将试棒与套管卸下，同时等圆试样进行拉伸，其中拉伸力度为1%，在实施同轴度测量。

5 结语

综上所述，文章通过检定规程分析了国际国标同轴度检测的原理与方法，并在此基础上根据试验机量程对不同材质进行选择，根据相应同轴度检测方法得到同轴度大小，并在此基础上对此进行确认，只有这样才能使万能材料试验机产品加工工艺得到有效完善，以此使同轴度误差降低，确保万能材料试验机检测结果更具有准确性与可靠性。