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試驗(yàn)機(jī)的購(gòu)買技巧
閱讀：2317 發(fā)布時(shí)間：2008-8-6
試驗(yàn)機(jī)的購(gòu)買技巧
摘要：目前市場(chǎng)上用于檢測(cè)材料拉伸性能的拉力試驗(yàn)機(jī)很多，但是并非所有的試驗(yàn)機(jī)都適合軟包裝材料的拉伸試驗(yàn)，本文結(jié)合我國(guó)材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，分析了選擇軟包材檢測(cè)的拉力機(jī)時(shí)應(yīng)尤其關(guān)注的指標(biāo)。
高分子聚合物，拉伸，拉力機(jī)，行程，夾具
塑料和橡膠的拉伸性能是其力學(xué)性能中zui重要、zui基本的性能之一，它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場(chǎng)合。拉伸性能的好壞，可以通過(guò)拉伸試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。
1、高分子聚合物的拉伸性能
作為材料使用時(shí)要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能?？梢哉f(shuō)，對(duì)于高分子聚合物的大部分應(yīng)用而言，力學(xué)性能比其他物理性能顯得更為重要。
高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍zui寬的力學(xué)性質(zhì)，這是由于高聚物由長(zhǎng)鏈分子組成，分子運(yùn)動(dòng)具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長(zhǎng)率，一般PE的斷裂伸長(zhǎng)率在90％～950％（其中線性低密度聚乙烯LLDPE的伸長(zhǎng)率較高），通過(guò)特殊的制作工藝，部分材料的伸長(zhǎng)率可在1000％之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長(zhǎng)率也多在50％～100％之間。通常對(duì)材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2、拉伸試驗(yàn)
拉伸試驗(yàn)（應(yīng)力－應(yīng)變?cè)囼?yàn)）一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個(gè)間隔一定距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，測(cè)定試樣上的應(yīng)力變化，直到試樣破壞為止。
拉伸試驗(yàn)是研究材料力學(xué)強(qiáng)度zui廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運(yùn)動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)。按載荷測(cè)定方式的不同，拉力試驗(yàn)機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗(yàn)機(jī)和電子拉力試驗(yàn)機(jī)兩類，目前使用較多的是電子拉力試驗(yàn)機(jī)。
3、電子拉力試驗(yàn)機(jī)選擇指標(biāo)
由于軟包裝材料主要是高分子聚合物或它的相關(guān)材料，如前所述高聚物材料的伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料，因此檢測(cè)高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測(cè)拉力機(jī)有一定的差別，尤其需要注意的是電子拉力機(jī)的有效行程以及試樣夾具兩方面。
3.1 有效行程
在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，所用試樣的尺寸雖然小，但材料的伸長(zhǎng)率普遍比較高，因此用于檢測(cè)軟包裝材料的拉伸性能需要配備行程較大的拉力機(jī)，否則夾具運(yùn)行可能會(huì)超過(guò)行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
需要注意的是在伸長(zhǎng)率的計(jì)算中，我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線間的伸長(zhǎng)量。標(biāo)線是通過(guò)打印或手工的方式畫在制取完成的試樣上的（標(biāo)線的添加應(yīng)對(duì)試樣不產(chǎn)生任何影響），而標(biāo)線間的距離是多少呢？不同的標(biāo)準(zhǔn)給出的這一距離大多存在一定的差異，而同一標(biāo)準(zhǔn)中也是往往針對(duì)不同的材料給出不同的試樣尺寸，因此標(biāo)線之間的距離也是不同的，不過(guò)這樣有利于檢測(cè)伸長(zhǎng)率非常大或非常小的材料并得到的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于塑料薄膜，標(biāo)線之間的距離通常是在25～50mm之間。
由于試樣在拉伸試驗(yàn)中變形伸長(zhǎng)不僅僅是在標(biāo)線之內(nèi)，凡是在兩夾具之間的試樣都會(huì)得到不同程度的拉伸變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線距離相對(duì)應(yīng)的夾具間的初始距離在80～115mm以內(nèi)，如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(zhǎng)率并假設(shè)為500％，則拉力機(jī)的有效行程需在480～690mm，如果是伸長(zhǎng)率為1000％的試樣，則拉力機(jī)的有效行程至少為880mm才能保證試驗(yàn)的正常進(jìn)行。
筆者對(duì)目前市場(chǎng)上出售的電子拉力機(jī)的有效行程進(jìn)行了隨機(jī)調(diào)查，在所調(diào)查的國(guó)內(nèi)外幾個(gè)品牌的72臺(tái)拉力機(jī)中，行程范圍分布如圖1所示。
拉力機(jī)行程范圍分析圖
行程在500mm以下的設(shè)備，占13.9％；行程在500～900mm的設(shè)備，占56.9％；行程在901～1100mm的設(shè)備，占20.8％；行程在1100mm以上的設(shè)備，僅占8.4％。然而在這次統(tǒng)計(jì)的電子拉力機(jī)中，大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測(cè)，部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗(yàn)中。
試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中對(duì)夾具的描述為：“試驗(yàn)機(jī)應(yīng)備有適當(dāng)?shù)膴A具，該夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂，施加任何負(fù)荷時(shí)，試驗(yàn)機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對(duì)準(zhǔn)成一條線，以使試樣的長(zhǎng)軸與通過(guò)夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩夾具中，使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合，并且要松緊適宜，以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內(nèi)。夾具內(nèi)應(yīng)襯橡膠之類的彈性材料。”由于高聚物材料力學(xué)性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測(cè)的試樣厚度非常薄，一般的夾具無(wú)法滿足要求，使用不當(dāng)會(huì)引起試樣在夾具處斷裂致使試驗(yàn)失敗。
高分子聚合物，拉伸，拉力機(jī)，行程，夾具
塑料和橡膠的拉伸性能是其力學(xué)性能中zui重要、zui基本的性能之一，它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場(chǎng)合。拉伸性能的好壞，可以通過(guò)拉伸試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。
1、高分子聚合物的拉伸性能
作為材料使用時(shí)要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能?？梢哉f(shuō)，對(duì)于高分子聚合物的大部分應(yīng)用而言，力學(xué)性能比其他物理性能顯得更為重要。
高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍zui寬的力學(xué)性質(zhì)，這是由于高聚物由長(zhǎng)鏈分子組成，分子運(yùn)動(dòng)具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長(zhǎng)率，一般PE的斷裂伸長(zhǎng)率在90％～950％（其中線性低密度聚乙烯LLDPE的伸長(zhǎng)率較高），通過(guò)特殊的制作工藝，部分材料的伸長(zhǎng)率可在1000％之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長(zhǎng)率也多在50％～100％之間。通常對(duì)材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2、拉伸試驗(yàn)
拉伸試驗(yàn)（應(yīng)力－應(yīng)變?cè)囼?yàn)）一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個(gè)間隔一定距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，測(cè)定試樣上的應(yīng)力變化，直到試樣破壞為止。
拉伸試驗(yàn)是研究材料力學(xué)強(qiáng)度zui廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運(yùn)動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)。按載荷測(cè)定方式的不同，拉力試驗(yàn)機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗(yàn)機(jī)和電子拉力試驗(yàn)機(jī)兩類，目前使用較多的是電子拉力試驗(yàn)機(jī)。
3、電子拉力試驗(yàn)機(jī)選擇指標(biāo)
由于軟包裝材料主要是高分子聚合物或它的相關(guān)材料，如前所述高聚物材料的伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料，因此檢測(cè)高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測(cè)拉力機(jī)有一定的差別，尤其需要注意的是電子拉力機(jī)的有效行程以及試樣夾具兩方面。
3.1 有效行程
在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，所用試樣的尺寸雖然小，但材料的伸長(zhǎng)率普遍比較高，因此用于檢測(cè)軟包裝材料的拉伸性能需要配備行程較大的拉力機(jī)，否則夾具運(yùn)行可能會(huì)超過(guò)行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
需要注意的是在伸長(zhǎng)率的計(jì)算中，我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線間的伸長(zhǎng)量。標(biāo)線是通過(guò)打印或手工的方式畫在制取完成的試樣上的（標(biāo)線的添加應(yīng)對(duì)試樣不產(chǎn)生任何影響），而標(biāo)線間的距離是多少呢？不同的標(biāo)準(zhǔn)給出的這一距離大多存在一定的差異，而同一標(biāo)準(zhǔn)中也是往往針對(duì)不同的材料給出不同的試樣尺寸，因此標(biāo)線之間的距離也是不同的，不過(guò)這樣有利于檢測(cè)伸長(zhǎng)率非常大或非常小的材料并得到的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于塑料薄膜，標(biāo)線之間的距離通常是在25～50mm之間。
由于試樣在拉伸試驗(yàn)中變形伸長(zhǎng)不僅僅是在標(biāo)線之內(nèi)，凡是在兩夾具之間的試樣都會(huì)得到不同程度的拉伸變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線距離相對(duì)應(yīng)的夾具間的初始距離在80～115mm以內(nèi)，如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(zhǎng)率并假設(shè)為500％，則拉力機(jī)的有效行程需在480～690mm，如果是伸長(zhǎng)率為1000％的試樣，則拉力機(jī)的有效行程至少為880mm才能保證試驗(yàn)的正常進(jìn)行。
筆者對(duì)目前市場(chǎng)上出售的電子拉力機(jī)的有效行程進(jìn)行了隨機(jī)調(diào)查，在所調(diào)查的國(guó)內(nèi)外幾個(gè)品牌的72臺(tái)拉力機(jī)中，行程范圍分布如圖1所示。
拉力機(jī)行程范圍分析圖
行程在500mm以下的設(shè)備，占13.9％；行程在500～900mm的設(shè)備，占56.9％；行程在901～1100mm的設(shè)備，占20.8％；行程在1100mm以上的設(shè)備，僅占8.4％。然而在這次統(tǒng)計(jì)的電子拉力機(jī)中，大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測(cè)，部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗(yàn)中。
試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中對(duì)夾具的描述為：“試驗(yàn)機(jī)應(yīng)備有適當(dāng)?shù)膴A具，該夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂，施加任何負(fù)荷時(shí)，試驗(yàn)機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對(duì)準(zhǔn)成一條線，以使試樣的長(zhǎng)軸與通過(guò)夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩夾具中，使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合，并且要松緊適宜，以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內(nèi)。夾具內(nèi)應(yīng)襯橡膠之類的彈性材料。”由于高聚物材料力學(xué)性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測(cè)的試樣厚度非常薄，一般的夾具無(wú)法滿足要求，使用不當(dāng)會(huì)引起試樣在夾具處斷裂致使試驗(yàn)失敗。