如何選購塑料用拉力機

來源：上海信任達儀器有限公司 2010年11月09日 13:57

拉力機可以在受控的速度下對塑料樣條進行伸展、彎曲、壓縮或穿刺，直至它們斷裂。它們是在塑料配混廠家實驗室中zui為常見的儀器。這些廠家在混料開發過程中利用電子拉力機，以確定材料對于某一工藝和終端用途的適用性。

拉力機今天也越來越經常地出現在塑料注塑和擠出業者的實驗室中。一個原因是它們被越來越多地應用于前沿產品與工藝開發。另一個原因是它們對進料和成品的質量控制進行更為嚴格的監測。許多OEM廠家，特別是那些醫療裝置或汽車領域的，需要塑料加工商在生產運轉結束時自行進行測試。內部測試的另一個原因是改善工藝控制，這能降低廢品率和實現真正的回報。

形形色色的測試

拉力機由一根（單臂）或兩根（門式）垂直的承載柱所組成，它安裝在一個固定水平基板上，頂部是一個活動的水平橫梁。在當今的大部分電子拉力機中，支柱通常是由絲杠驅動，來確定活動橫梁的位置。

拉力機的規格由框架能夠承受的zui大負載和承載單元的zui大負載結合起來進行表示。負載單元安裝在電機驅動或油壓驅動的移動橫梁上。與夾具相連的承載單元測量力，可以從數字顯示或電腦上讀數。許多電子拉力機具有可互換的傳感器，從而能與待測試材料匹配。

為了誘發塑料的應變，拉力機在樣板上施加了力。拉伸、彎曲、壓縮或剪切方面的特殊測試按照樣板中誘發應變的方向和施力的速度而被分類。由標準的機電式電子拉力機來完成基礎測試。它們通常要在0.1mm/min至500mm/min的速度范圍中加載，不同的材料要求不同的測試速度。破裂成長和疲勞等動態和循環測試一般是在很長的時段內，需要在載荷較低的伺服油壓電子拉力機之上完成的。

早期的電子拉力機都有指針和圖表記錄器。它們現在已經*被數控器和電腦軟件所代替。新型控制器可以自動測試，并顯示出相應數據，甚至測試進行中可以即時顯示應力應變曲線。減輕了實驗員計算的工作量。

拉力機針對塑料的測試至今zui普通的是拉伸強度與模量、彎曲強度與模量。對于ASTMD638和ISO527規定的拉伸測試，試樣的兩端被夾住。一個夾具固定，另一個在橫梁中，從固定夾具處移開，拉住試樣，直至其斷裂，隨后橫梁會自動停下來。

把試樣放在測試機固定底座上的兩個支撐上，進行彎曲測試（ASTMD790、D6272和ISO178）。為了這個測試，橫梁的運動方向與拉伸測試的相反，推著而不是拖著試樣的非有支撐的*，直至其彎曲并有可能斷裂。在國內，因為很多熱塑性塑料在這個測試中不會斷裂，按標準測試方法需要計算撓度達到厚度1.5倍時的彎曲應力，zui常用的是對4mm厚的試樣彎曲撓度6mm。

試樣如何保持在儀器底部是重要的，因為不同類型的測試需要不同的夾具。更換夾具不但很難保持位置的一致性（這經常影響測試結果），而且也容易碰壞嬌貴的部分—傳感器，對實驗員力氣也是考驗，很多女性難以完成這項工作。而且夾具的價錢有幾百元的，也有油壓操作的夾具貴至上千元。所以，盡量少換夾具。有的拉力機材料試驗機，三點式彎曲夾具和拉伸夾具設計在一起，就減少了更換夾具的過程。

機電式拉力機

常用機電式裝置的負載能力從幾十到數十萬牛頓。規格越大，成本就越高。無論是單柱式還是門式，測試塑料zui常用的儀器是立式臺頂裝置。相同原理適用于臥式儀器，它們主要被轉用至利用機械手連續處理試樣的自動化工藝中。立式儀器占地較少，也較易于操作。

單柱式電子拉力機有著較低的受力程度和較低的成本。它們負載能力為5000牛頓。門式拉力機的機架負載能力可達5000至1000000牛頓。負載單元也為一定zui大的力而被分級，這個力應當適合于電子拉力機機架和試樣。例如，放在1000牛頓機架的100牛頓負載單元能進行拉力達100牛頓的測試。負載單元的能力不應當超出試樣估計的斷裂負載太多，否則會破壞測量準確度。以重量計，測試數克的東西要使用天平，數十公斤的東西要使用磅秤，如果使用磅秤測試幾克的東西，誤差會有幾倍，失去了測試的意義。

塑料測試中被zui為普遍使用的儀器是機架負載能力在1000至5000牛頓的單柱拉力機。對于填充和增強型塑料，經常需要機架負載能力為20000牛頓的儀器。

如果用戶想購買一臺負載能力遠遠超出需要的儀器，將不僅要付出更多的現金，犧牲部分精度，而且還要在測試時間方面有所支出。較大型的儀器運行得較慢。例如，機架負載能力為5000牛頓的儀器通常以100mm/min的速度運轉，而500000牛頓的儀器以20mm/min的速度運轉。

單柱式還是門式？

需要多少的zui大負載根據所測試的材料之類型而定，并且是在決定選擇單柱式機還是門式的時候要考慮的重要問題之一。還要考慮是否需要一個在受控溫度下測試用得上的環境分隔間。門式裝置較高，能讓較大的試樣和較大的加熱柜被插入到支柱之間。如果你將對泡沫進行任何的壓縮測試，因為試樣往往很大，一般需要門式裝置。

拉力機軟件上的進展

拉力機在機電方面的設計相對成熟。新進展是在控制軟件上的。*的電腦軟件提供了更高的生產力和度，并較容易被使用。這些軟件增多了一定程度的可重復性，這是以前不曾有的。

對于搞科研的用戶來說，不能只是依賴于在斷裂點的讀數，科研人員現在可以通過物性測試來發現發生了什么。在斷裂前材料是否伸長了或者變形了？它的變形是否與應力成比例？答案能有助于他們評估材料、確定安全裕度和更好地模擬終端使用。對于一般企業，則不需要這些數據。

新電腦軟件使測試、數據收集、分析、報告輸出、數據儲存和恢復都能自動完成。使用者能讓儀器在一定負載速率下運行，系統將自動調節橫梁的速度。

信任達新軟件也令使用者能通過位置感應器獲得測試過程中張力的真實值，拉力機感應器測量出橫梁已經移動的距離。試樣長度變化除以其原始長度就得出了自動應變結果。信任達儀器新軟件也能實現更換感應器時負載單元的自動核對與校準。它“閱讀”負載單元上的電子件，并建立起參數，不再需要以前由操作者完成的機械式修正。

數據采集較快的較新軟件能更為地獲取負載峰值，并在較高速下或負載波動時更為詳細地檢查拉力/應變曲線。典型的數據采集速度約為50Hz,（每秒鐘讀數50次），盡管取樣速度可以達到5kHz。

驅動的電子拉力機比那些已經用了10多年的帶數字控制板的儀器更為便宜。電腦新款式有著較簡單的控制，經常不用具有圖表式讀取的數字顯示器。基于微型電腦的電子拉力機現在驅動著整個操作，因不用數字顯示器和一些電子元件，從而能把成本弄下來。

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