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材料試驗(yàn)機(jī)的檢定和校準(zhǔn)研究
如今市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種規(guī)格、不同型號(hào)的材料試驗(yàn)機(jī)，采取了不同的分類方法，形成了相當(dāng)豐富的計(jì)量檢定規(guī)范以及規(guī)程，比如壓力、拉力、電子萬(wàn)能、萬(wàn)能、電液伺服萬(wàn)能、軸向加載疲勞等各種類型的試驗(yàn)機(jī)，存在著與之相吻合的檢定規(guī)程，檢定與校準(zhǔn)的大致內(nèi)容均相差無(wú)幾，然而卻非常凌亂。極少數(shù)試驗(yàn)機(jī)只能用來(lái)開展壓向試驗(yàn)，大多少試驗(yàn)機(jī)都能夠開展拉、壓試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn)機(jī)可以開展拉拉試驗(yàn)、拉壓試驗(yàn)以及壓壓試驗(yàn)。就檢定過程而言，不管是動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)，通常情況下只能看著壓向檢定。
1 校準(zhǔn)與檢定概述
1.1 檢定與校準(zhǔn)
共同點(diǎn)是測(cè)量系統(tǒng)或者測(cè)量?jī)x器都應(yīng)該與標(biāo)準(zhǔn)量值做出比較，可以看出校準(zhǔn)是自愿性、自發(fā)性的行為。檢定是具有法律效力的強(qiáng)制性行為，特別是針對(duì)強(qiáng)檢計(jì)量器具而言，更是如此。如果計(jì)量器具被界定為強(qiáng)制性檢定類型，均存在著相應(yīng)的檢定周期。通常情況下，材料試驗(yàn)機(jī)的檢定周期是一年，期滿后無(wú)法正常使用，應(yīng)該再次予以檢定，不但應(yīng)該被粘貼“停用”的相關(guān)標(biāo)識(shí)。而且，校準(zhǔn)與檢定都對(duì)環(huán)境提出了針對(duì)性的要求，應(yīng)該準(zhǔn)確記錄相應(yīng)的濕度以及溫度等，部分檢定儀器要獲得相應(yīng)的濕度、溫度補(bǔ)償。
從試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)檢定規(guī)程來(lái)看，比如電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（JJG1063-2010）、軸向加載疲勞試驗(yàn)機(jī)（JJG556-2011）的相關(guān)檢定規(guī)程等，都比較規(guī)范化。試驗(yàn)機(jī)檢定通常情況下涵蓋了下列內(nèi)容以及規(guī)程：檢查外觀，實(shí)驗(yàn)力、同軸度、試驗(yàn)機(jī)噪聲等多個(gè)方面的檢定。在這其中，關(guān)鍵的是試驗(yàn)力方面的檢定，然而并未單獨(dú)指出必須開展壓向、拉向的檢定。在相應(yīng)的力值檢定點(diǎn)，按照規(guī)定，所選擇的少是五個(gè)點(diǎn)：試驗(yàn)機(jī)檢定的大試驗(yàn)力分別達(dá)到了百分之二十、四十、六十、八十以及一百。只有《電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》（JJG475-2008）中，進(jìn)一步細(xì)化了檢定點(diǎn)的數(shù)量。針對(duì)單量程試驗(yàn)機(jī)在達(dá)到了整個(gè)量程的百分之二十到百分之百的范圍內(nèi)，大致等間隔地挑選五個(gè)點(diǎn)，針對(duì)少于滿量程百分之二十的檢定點(diǎn)，應(yīng)該大致挑選處于百分之十、五、二、一、零點(diǎn)五、零點(diǎn)二、零點(diǎn)一…，直到試驗(yàn)機(jī)滿量程的下限。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)量值的數(shù)量級(jí)
通常情況下，為了確保檢定或者校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，與測(cè)量系統(tǒng)或者測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)量值相比，其數(shù)量級(jí)應(yīng)該高出一個(gè)等級(jí)。比如微機(jī)控制的一級(jí)萬(wàn)能電子試驗(yàn)機(jī)應(yīng)該采取0.3級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀（環(huán)），在此基礎(chǔ)上予以檢定和校準(zhǔn)，如此方可確保該電子試驗(yàn)機(jī)的力值綜合誤差，處于±1%的范圍內(nèi)。針對(duì)0.5等級(jí)的電子試驗(yàn)機(jī)，應(yīng)采取低0.1級(jí)的檢定或者校準(zhǔn)檢定（環(huán)）或者標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀。在這種情況下，方可確保微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)的力值綜合誤差，應(yīng)該處于±0.5%的范圍內(nèi)。
2 誤差的檢定與校準(zhǔn)
首先，檢定結(jié)果存在著一定誤差，應(yīng)該界定為相對(duì)誤差以及絕對(duì)誤差。
2.1 絕對(duì)誤差=給出值－真值
此處提到的給出值指的是測(cè)量值。真值的含義是，和給定的特定量的相同意義的值，比如低一級(jí)與高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器之間的誤差，比較來(lái)看，前者是后者的真值。
2.2 相對(duì)誤差=絕對(duì)值/真值
事實(shí)上，相對(duì)值誤差既可以彰顯誤差本身的大小，又能夠表明測(cè)量工作的準(zhǔn)確度。可以說，相對(duì)誤差越低，那么其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度也就會(huì)越高。通常情況下采取百分?jǐn)?shù)來(lái)表達(dá)。事實(shí)上，在檢定和校準(zhǔn)過程中，人員誤差是非常關(guān)鍵的誤差來(lái)源之一。以下是它的關(guān)鍵表現(xiàn)。首先是技術(shù)性誤差：因?yàn)闄z驗(yàn)人員不具備科學(xué)的檢驗(yàn)技能，導(dǎo)致了相應(yīng)的誤差。再就是粗心大意導(dǎo)致的誤差。因?yàn)闄z驗(yàn)人員缺乏強(qiáng)烈的責(zé)任心，部分情況下會(huì)發(fā)生工作粗心導(dǎo)致的誤差。再就是程序性誤差，因?yàn)楣ぷ鞒绦虮容^混亂而導(dǎo)致的誤差。
如今，主要的檢定機(jī)構(gòu)是各個(gè)地方的計(jì)量所，如縣級(jí)、地市級(jí)、省級(jí)以及國(guó)家級(jí)等。其他應(yīng)該涵蓋了各個(gè)地方的特檢所，再就是國(guó)防工委以及兵器工業(yè)下屬的相關(guān)區(qū)域計(jì)量站，此外是國(guó)家軍事法律科學(xué)規(guī)定和闡述的相關(guān)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)。
2.3 校準(zhǔn)和檢定的注意事項(xiàng)
首先，應(yīng)該準(zhǔn)確地登記標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具的有效期以及準(zhǔn)確度；標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具或者設(shè)備的濕度、溫度補(bǔ)償；檢定所遵循的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（比如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、客戶合同以及其它標(biāo)準(zhǔn)）。再就是檢定單位的合法性以及檢定人員是否具備了檢定資格。在檢定過程中，應(yīng)該規(guī)避交叉進(jìn)行或者同時(shí)開展檢定與校準(zhǔn)的情況，不然會(huì)給使用者或者客戶導(dǎo)致意料之外的各種問題。通常來(lái)看，在完成了校準(zhǔn)工作后，應(yīng)該依據(jù)相關(guān)程序，科學(xué)地關(guān)機(jī)，然后再次開機(jī)，有序地開展檢定工作，以確保檢定結(jié)果的可再現(xiàn)性以及準(zhǔn)確性。
3 主要故障的處理和調(diào)整
在實(shí)際檢定以及校準(zhǔn)材料試驗(yàn)機(jī)的過程中，通常情況下會(huì)碰到一些常見的問題與故障，應(yīng)該結(jié)合材料試驗(yàn)機(jī)的具體情況，做出適時(shí)的調(diào)修。以下是經(jīng)常見到的主要故障，并提供了針對(duì)性的消除方法。
首先，安裝了材料試驗(yàn)機(jī)后，壓力不夠穩(wěn)定，噪音比較大。它的主要原因可能涵蓋了下列方面。比如油泵電機(jī)出現(xiàn)了缺相問題，或者接頭發(fā)生了滲油；油箱里面缺乏充足的油，或者試驗(yàn)機(jī)管路內(nèi)有空氣等。其次是消除方法。應(yīng)該將油管接頭擰緊；請(qǐng)參考相關(guān)的電氣原理圖，準(zhǔn)確查找具體的電源原因。然后加入N100#液壓油，而且要開動(dòng)相關(guān)油泵，將回油閥關(guān)閉，將送油閥打開，讓試驗(yàn)機(jī)活塞提升一段高度，在此基礎(chǔ)上打開了它的回油閥，讓油通過回油閥，從油泵油缸流回到油箱，如此循環(huán)往復(fù)，將試驗(yàn)機(jī)管路內(nèi)的所有空氣均排出來(lái)。
其次，沒有電腦曲線。具體原因如下所示：首先是傳感器連線出現(xiàn)了松動(dòng)；沒有按下“開始試驗(yàn)”的按鈕；或者說按鈕失靈了。然后采取針對(duì)性的調(diào)整方法。接好傳感器的連線，向下按“開始試驗(yàn)”的按鈕；更換或者維修相關(guān)按鈕。
第三，鉗口打滑。以下是它的具體原因：鉗口缺乏足夠的壓力；尺寸截面比較小。如今應(yīng)該采取針對(duì)性的調(diào)整方法。利用壓力，對(duì)柜前門進(jìn)行調(diào)整，等到順時(shí)針，應(yīng)該調(diào)節(jié)溢流閥，直到夾緊試樣；再就是更換滿足試驗(yàn)機(jī)技術(shù)規(guī)定尺寸的相關(guān)試樣。
第四，同組試塊缺乏均勻的數(shù)據(jù)。主要原因如下所示：沒有接好計(jì)算機(jī)上面的地線，或者同組試塊的相關(guān)受壓面不完全相同，或者夾具存在著問題。應(yīng)該采取下列調(diào)整措施，換新家具，或者接好相關(guān)地線。
4 消除示值誤差的措施
4.1 清洗測(cè)力活塞
等到試樣受壓之后，壓力通過管道、油缸等傳輸?shù)綔y(cè)力活塞，活塞上面的尖端解除其“窩”，帶動(dòng)它的拉桿向下方轉(zhuǎn)移，另外一側(cè)的刀口以及回轉(zhuǎn)臂刀相互接觸，呈現(xiàn)為線狀，促使回轉(zhuǎn)中心慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。從此處可以看出，測(cè)力活塞不能靈敏地移動(dòng)，和“窩”之間的接觸存在著偏差，肯定會(huì)導(dǎo)致誤差。所以，在定期檢測(cè)的過程中，應(yīng)該清洗它的測(cè)力活塞，規(guī)避異物對(duì)測(cè)力活塞的相應(yīng)尖端正常接觸“窩”。
4.2 檢查拉桿有沒有接觸油管抑或其他零部件
因?yàn)閮x器中的空間非常有限，存在著不少部件，管道相互交錯(cuò)，由于檢測(cè)、維修或者其他外力的影響，導(dǎo)致拉桿和其余零部件形成了摩擦，產(chǎn)生了不容忽視的示值誤差。如存在這種情況，應(yīng)該調(diào)整拉桿和其他零部件的位置[1]。
4.3 壓力油保持潔凈
依據(jù)溫度的實(shí)際變化狀況，科學(xué)地注入壓力油。儀器用油是壓力傳遞的關(guān)鍵性介質(zhì)，不潔凈的壓力油易于堵塞油路，輕則壓力油不能順暢地循環(huán)，重則損壞、送油閥以及壓力泵等。而且，要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r，在夏季、冬季使用的壓力油介質(zhì)應(yīng)該具有針對(duì)性，過稠或者過清都會(huì)影響。所以，必須要確保壓力油的清潔、干凈。
4.4 清洗導(dǎo)軌與絲桿
當(dāng)處于靜態(tài)時(shí)，絲桿在表盤的后面，分別放置在繪圖儀的相關(guān)導(dǎo)軌滑輪上以及促使指針轉(zhuǎn)動(dòng)的相關(guān)齒輪圓盤上，處于水平狀態(tài)中。隨著正切擺回轉(zhuǎn)中心的逐步轉(zhuǎn)動(dòng)，推板也慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，促使絲桿出現(xiàn)水平移動(dòng)，使讀數(shù)裝置上面的相關(guān)齒輪逐步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，度盤指針以及齒輪同軸，它的指針促使其從動(dòng)針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，力值被轉(zhuǎn)變成了相應(yīng)的示值讀數(shù)，完成了力值試驗(yàn)。從此處可以看出，絲桿的相關(guān)位移對(duì)力值讀數(shù)是否準(zhǔn)確產(chǎn)生了重大影響。在實(shí)踐中總會(huì)發(fā)現(xiàn)下列情況：導(dǎo)軌滑輪的清潔程度不高，阻礙了絲桿的移動(dòng)。首先應(yīng)該定期為滑輪打油，讓它自如地滑動(dòng)，其次，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，導(dǎo)軌里易于形成油泥，其阻尼系數(shù)持續(xù)提高，絲桿的平滑移動(dòng)也被阻止了。所以，建議定期清洗拆卸滑輪、導(dǎo)軌以及絲桿，再度打油，增強(qiáng)它的潤(rùn)滑度。
4.5 其它因素
比如調(diào)整綜合零位、指針、帶針發(fā)生顫動(dòng)，其刀口有沒有處于刀承中，油壓是否符合樣品屈服值等，均會(huì)對(duì)力值檢測(cè)工作產(chǎn)生一定影響。多種因素都會(huì)造成指針顫動(dòng)，比如介質(zhì)油非常清。再就是油閥體中平衡高壓腔針體的相應(yīng)間隙程度，柱塞泵單向閥出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象等，通常情況下會(huì)導(dǎo)致指針顫動(dòng)問題，很難準(zhǔn)確讀數(shù)。接下來(lái)是油泵中高壓墊圈回油緩沖閥、送油閥等被損壞，不少柱塞無(wú)法正常工作等，會(huì)導(dǎo)致壓力不夠穩(wěn)定，嚴(yán)重情況下不能正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。
在移動(dòng)或者安裝儀器后，必須固定好安裝操作臺(tái)以及主機(jī)的水平基礎(chǔ)。測(cè)力活塞尖端應(yīng)該對(duì)準(zhǔn)“窩”、上下夾頭必須盡量同軸。全部緊固螺絲必須擰到位、擰緊。曾經(jīng)筆者在某個(gè)鋼管廠看到下列現(xiàn)象：一臺(tái)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，達(dá)到六百千牛，剛投入使用時(shí)間不長(zhǎng)，在工作過程中緩沖閥的針體受到較大壓力而彈出，實(shí)驗(yàn)室墻壁被生生地砸出一個(gè)大窟窿，介質(zhì)油達(dá)到了數(shù)米之遠(yuǎn)、針體變形。現(xiàn)場(chǎng)響聲如雷，僥幸的是沒有導(dǎo)致工作人員傷亡。再就是要用心，因?yàn)椴糠植考欠唇z，務(wù)必要擰到位。
5 實(shí)際存在與使用的特例
在實(shí)際使用試驗(yàn)機(jī)的過程中，通常情況下會(huì)在一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上面開展壓縮、拉伸試驗(yàn)，僅僅標(biāo)定了它的壓向，但是沒有標(biāo)定它的拉向，造成了不能有效地追溯拉向試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。在部分比較獨(dú)特的環(huán)境試驗(yàn)中，在測(cè)量過程中，從低分辨率到它的大量程，差不多涵蓋了整個(gè)過程，部分客戶需要在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上面對(duì)材料實(shí)施壓、拉、彎、撕、撥、剪等試驗(yàn)。部分試驗(yàn)，由于無(wú)法安裝相應(yīng)的夾具，只能在大荷載試驗(yàn)機(jī)上面開展小載荷試件。部分試驗(yàn)，受到了試件的影響，寬度過大或者長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，出現(xiàn)了超限位的問題，造成了不能在相匹配的相關(guān)試驗(yàn)機(jī)上開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，不得不在大載荷試驗(yàn)機(jī)上開展這些實(shí)驗(yàn)。從疲勞試驗(yàn)的相關(guān)隨機(jī)譜來(lái)看，部分載荷的程度特能夠覆蓋所有量程。大部分試驗(yàn)機(jī)都會(huì)選取相應(yīng)的檢定點(diǎn)：比如大試驗(yàn)力應(yīng)該選取大量程的百分之二十、四十、六十、八十以及一百，如此以來(lái)，不能有效地追溯少于滿量程百分之十的極少數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的出處，可信度不夠高。在這種情況下，應(yīng)該相應(yīng)地調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的輸出測(cè)試狀況。
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