如何選購實用的拉力試驗機(jī)
發(fā)布時間：2014-04-09 09:54:08 分類：技術(shù)文章 來源： 點(diǎn)擊：次
目前市場上用于檢測材料拉伸性能的拉力試驗機(jī)很多，但是并非所有的試驗機(jī)都適合軟包裝材料的拉伸試驗，本文結(jié)合我國材料檢測標(biāo)準(zhǔn)，分析了選擇軟包材檢測的拉力機(jī)時應(yīng)尤其關(guān)注的指標(biāo)。
關(guān)鍵詞：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)性能中最重要、最基本的性能之一，它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場合。拉伸性能的好壞，可以通過拉伸試驗來檢測。
1、高分子聚合物的拉伸性能
作為材料使用時要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能。可以說，對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最寬的力學(xué)性質(zhì)，這是由于高聚物由長鏈分子組成，分子運(yùn)動具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長率，一般PE的斷裂伸長率在90％～950％（其中線性低密度聚乙烯LLDPE的伸長率較高），通過特殊的制作工藝，部分材料的伸長率可在1000％之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長率也多在50％～100％之間。通常對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
拉伸試驗（應(yīng)力－應(yīng)變試驗）一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個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，測定試樣上的應(yīng)力變化，直到試樣破壞為止。
拉伸試驗是研究材料力學(xué)強(qiáng)度最廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運(yùn)動的拉力試驗機(jī)。按載荷測定方式的不同，拉力試驗機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗機(jī)和電子拉力試驗機(jī)兩類，目前使用較多的是電子拉力試驗機(jī)。
3、電子拉力試驗機(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率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料，因此檢測高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測拉力機(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)行拉伸試驗時，所用試樣的尺寸雖然小，但材料的伸長率普遍比較高，因此用于檢測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)行可能會超過行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中給出的斷裂伸長率或屈服伸長率（εt，單位是％）的計算公式如下：
式中：εt是斷裂伸長率或是屈服伸長率；
L是試樣斷裂時或屈服時標(biāo)線間的距離；
L0是標(biāo)線間的距離。
需要注意的是在伸長率的計算中，我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線間的伸長量。標(biāo)線是通過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，不過這樣有利于檢測伸長率非常大或非常小的材料并得到精確的試驗結(jié)果。對于塑料薄膜，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中不變形伸長不僅僅是在標(biāo)線之內(nèi)，凡是在兩夾具之間的試樣都會得到不同程度的拉伸不變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線距離相對應(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才能保證試驗的正常進(jìn)行。
筆者對目前市場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)查的國內(nèi)外幾個品牌的72臺拉力機(jī)中，行程范圍分布如圖1所示。
圖中，圖示1代表行程在500mm以下的設(shè)備，占13.9％；圖示2為行程在500～900mm的設(shè)備，占56.9％；圖示3是行程在901～1100mm的設(shè)備，占20.8％；圖示4是行程在1100mm以上的設(shè)備，僅占8.4％。然而在這次統(tǒng)計的電子拉力機(jī)中，大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測，部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗中。
3.2 試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中對夾具的描述為：“試驗機(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，試驗機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對準(zhǔn)成一條線，以使試樣的長軸與通過夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗機(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?！庇捎诟呔畚锊牧狭W(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的試樣厚度非常薄，一般的夾具無法滿足要求，使用不當(dāng)會引起試樣在夾具處斷裂致使試驗失敗。
關(guān)鍵詞：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)性能中最重要、最基本的性能之一，它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場合。拉伸性能的好壞，可以通過拉伸試驗來檢測。
1、高分子聚合物的拉伸性能
作為材料使用時要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能。可以說，對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最寬的力學(xué)性質(zhì)，這是由于高聚物由長鏈分子組成，分子運(yùn)動具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長率，一般PE的斷裂伸長率在90％～950％（其中線性低密度聚乙烯LLDPE的伸長率較高），通過特殊的制作工藝，部分材料的伸長率可在1000％之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長率也多在50％～100％之間。通常對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
拉伸試驗（應(yīng)力－應(yīng)變試驗）一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個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，測定試樣上的應(yīng)力變化，直到試樣破壞為止。
拉伸試驗是研究材料力學(xué)強(qiáng)度最廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運(yùn)動的拉力試驗機(jī)。按載荷測定方式的不同，拉力試驗機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗機(jī)和電子拉力試驗機(jī)兩類，目前使用較多的是電子拉力試驗機(jī)。
3、電子拉力試驗機(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率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料，因此檢測高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測拉力機(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)行拉伸試驗時，所用試樣的尺寸雖然小，但材料的伸長率普遍比較高，因此用于檢測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)行可能會超過行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中給出的斷裂伸長率或屈服伸長率（εt，單位是％）的計算公式如下：
式中：εt是斷裂伸長率或是屈服伸長率；
L是試樣斷裂時或屈服時標(biāo)線間的距離；
L0是標(biāo)線間的距離。
需要注意的是在伸長率的計算中，我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線間的伸長量。標(biāo)線是通過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，不過這樣有利于檢測伸長率非常大或非常小的材料并得到精確的試驗結(jié)果。對于塑料薄膜，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中不變形伸長不僅僅是在標(biāo)線之內(nèi)，凡是在兩夾具之間的試樣都會得到不同程度的拉伸不變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線距離相對應(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才能保證試驗的正常進(jìn)行。
筆者對目前市場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)查的國內(nèi)外幾個品牌的72臺拉力機(jī)中，行程范圍分布如圖1所示。
圖中，圖示1代表行程在500mm以下的設(shè)備，占13.9％；圖示2為行程在500～900mm的設(shè)備，占56.9％；圖示3是行程在901～1100mm的設(shè)備，占20.8％；圖示4是行程在1100mm以上的設(shè)備，僅占8.4％。然而在這次統(tǒng)計的電子拉力機(jī)中，大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測，部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗中。
3.2 試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中對夾具的描述為：“試驗機(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，試驗機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對準(zhǔn)成一條線，以使試樣的長軸與通過夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗機(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?！庇捎诟呔畚锊牧狭W(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的試樣厚度非常薄，一般的夾具無法滿足要求，使用不當(dāng)會引起試樣在夾具處斷裂致使試驗失敗。
