摘要：對(duì)金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展概述，常見(jiàn)的金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主要有液壓系列和電子萬(wàn)能系列2大類。具體可細(xì)分為4種類型：液壓系列包括手動(dòng)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和電液伺服液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；電子萬(wàn)能系列包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和高性能電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)此進(jìn)行比較介紹。選擇金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)應(yīng)注意最大量程、精度等級(jí)、試驗(yàn)速率等參數(shù)，且配套的附件等。


關(guān)鍵詞：金屬材料  萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)  配置  結(jié)構(gòu)  裝置

1. 概況

自從人類社會(huì)進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代后，材料性能檢測(cè)的理論研究和實(shí)踐探索就一直為學(xué)界和工程技術(shù)界所重視。合理有效的使用材料，并使其潛力得到充分的發(fā)揮，必須了解和掌握它們所具有的性能，了解和掌握其組織結(jié)構(gòu)和成分，材料檢測(cè)工作已成為保證和提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的有效手段。為此，材料質(zhì)量檢測(cè)與分析在現(xiàn)代制造業(yè)中具有非常重要地位和作用，只要有制造業(yè)、有產(chǎn)品就離不開(kāi)材料的質(zhì)量檢測(cè)與分析技術(shù)。材料質(zhì)量檢測(cè)與分析技術(shù)又是一項(xiàng)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的技術(shù)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量與水平。

材料科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展，使各類新材料層出不窮，但傳統(tǒng)的金屬材料憑借優(yōu)良的加工性能和使用性能，在實(shí)際應(yīng)用中仍占據(jù)優(yōu)勢(shì)。如今越來(lái)越多的材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)可以直接給出各種金屬材料的性能，也可以利用計(jì)算機(jī)有限元分析和其他計(jì)算方法來(lái)分析整體構(gòu)件或零部件的應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)，但材料拉伸試驗(yàn)仍然是獲得金屬材料性能唯一可靠的途徑。

拉伸試驗(yàn)可以測(cè)定金屬材料在單向靜拉伸條件下的基本力學(xué)性能指標(biāo)，如彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、應(yīng)變硬化指數(shù)和塑性應(yīng)變比等。因此，拉伸試驗(yàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)、新材料的研制、材料的采購(gòu)和檢驗(yàn)收、產(chǎn)品的質(zhì)量控制、設(shè)備的安全評(píng)估等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，試驗(yàn)結(jié)果具有重要的應(yīng)用價(jià)值和參考價(jià)值。

材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)從最早應(yīng)用于金屬領(lǐng)域開(kāi)始，經(jīng)歷了從小負(fù)荷到大量程，從手動(dòng)到自動(dòng)，從單一功能到多種控制模式的跨越。萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)形式多樣、性能特點(diǎn)各異，如何選擇試驗(yàn)機(jī)是大多數(shù)用戶關(guān)心的問(wèn)題，而絕大多數(shù)的金屬材料試驗(yàn)機(jī)多是靜力學(xué)性能試驗(yàn)。本文針對(duì)常見(jiàn)金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)及其主要附件的性能特點(diǎn)進(jìn)行探討，為選型、配置提供參考。

2. 金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展

拉伸試驗(yàn)是一種最古老最基本的力學(xué)測(cè)試方法。為了對(duì)材料的靜強(qiáng)度進(jìn)行正確評(píng)價(jià)，需要設(shè)計(jì)并制造出其相應(yīng)的材料試驗(yàn)裝置。

17世紀(jì)意大利科學(xué)家伽利略在研究焊件與其所承受載荷關(guān)系問(wèn)題上已提出了拉伸力學(xué)性能為基礎(chǔ)的材料強(qiáng)度概念。17世紀(jì)后，虎克試驗(yàn)了研究材料拉伸測(cè)試過(guò)程，總結(jié)并提出材料的應(yīng)力與應(yīng)變呈比例關(guān)系的虎克定律。然后在分析研究材料拉伸試驗(yàn)時(shí)又發(fā)現(xiàn)彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)力的比例總體為一常數(shù)，稱為楊氏模量。以后世界各國(guó)科學(xué)家對(duì)拉伸測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新，使拉伸試驗(yàn)得到迅速發(fā)展。為了測(cè)量拉伸試驗(yàn)過(guò)程中試樣的變形發(fā)明了馬登式引伸計(jì)。19世紀(jì)初期，英國(guó)設(shè)計(jì)和制造出300 t臥式拉伸試驗(yàn)機(jī)，可測(cè)試大試樣和構(gòu)件的拉伸試驗(yàn)性能，為機(jī)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了必要的基礎(chǔ)資料。19世紀(jì)中葉，意大利科學(xué)家Galileo為驗(yàn)證解析法求解構(gòu)件的安全尺寸而提出了拉伸、彎曲試驗(yàn)，并設(shè)計(jì)出最早用砝碼加載的靜力材料試驗(yàn)機(jī)。上述2種試驗(yàn)裝置通過(guò)對(duì)試樣施加簡(jiǎn)單的拉力，得到1個(gè)試驗(yàn)結(jié)果，即材料的抗拉強(qiáng)度，而無(wú)法記錄和觀察材料的形變與施加載荷的關(guān)系，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足對(duì)材料性能的評(píng)價(jià)以及新材料研究與開(kāi)發(fā)的要求，也不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。然后，機(jī)械式、液壓式、電磁式集各種類型的材料試驗(yàn)機(jī)相繼問(wèn)世，測(cè)試設(shè)備由簡(jiǎn)到繁逐步改進(jìn)。

19世紀(jì)末以來(lái)，隨著材料科學(xué)的發(fā)展和試驗(yàn)技術(shù)不斷革新，靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備越來(lái)越多。靜態(tài)液壓試驗(yàn)機(jī)在20世紀(jì)50年代首先普及，該類型試驗(yàn)機(jī)能實(shí)現(xiàn)連接加載，并可記錄載荷--位移曲線。在配備應(yīng)變引伸儀的試驗(yàn)機(jī)上，還可以測(cè)得材料的彈性模量和屈服極限，為研究材料的形變及破壞機(jī)理提供了條件。不足之處是既不能控制加載速率，也不能控制形變速率；因此試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性不能保證。由于大多數(shù)金屬材料，其靜態(tài)力學(xué)性能隨著加載速率的變化而變化，研究人員在進(jìn)行材料的研究和設(shè)計(jì)時(shí)需要獲得材料在不同加載速率下的靜態(tài)力學(xué)性能，同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中，工程技術(shù)人員需要及時(shí)獲得準(zhǔn)確的材料參數(shù)，來(lái)判斷材料是否合格。因此，靜態(tài)液壓試驗(yàn)機(jī)無(wú)論在控制方面，還是在記錄方面，既不能滿足材料研究，也不能滿足生產(chǎn)檢驗(yàn)的需要。

20世紀(jì)中葉美國(guó)設(shè)計(jì)并制造出電子式拉伸試驗(yàn)機(jī)，加速了拉伸試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)60年代以后電子技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)、液壓技術(shù)、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)代儀器儀表等廣泛應(yīng)用到拉伸試驗(yàn)中去，使拉伸試驗(yàn)獲得顯著發(fā)展。

電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展為拉伸試驗(yàn)機(jī)革新提供了便利條件，各種先進(jìn)的微機(jī)控制電子拉伸試驗(yàn)機(jī)和液壓伺服材料試驗(yàn)機(jī)不斷涌現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)不僅可以精確地控制軸向加載速率，而且可實(shí)現(xiàn)3種方式的加載控制，即載荷、位移和應(yīng)變控制。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)采樣、顯示，同時(shí)以數(shù)據(jù)形式進(jìn)行存儲(chǔ)，試驗(yàn)結(jié)束后可迅速計(jì)算結(jié)果，并打印出試驗(yàn)報(bào)告。

為了實(shí)現(xiàn)靜態(tài)試驗(yàn)的完全自動(dòng)化，工程技術(shù)人員又設(shè)計(jì)出了全自動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備機(jī)械手，使得試驗(yàn)從試樣裝夾到打印報(bào)告的整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，大大提高了工作效率。該系統(tǒng)是目前較先進(jìn)的靜態(tài)試驗(yàn)設(shè)備。

3. 金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)選型

3.1 種類選擇

常見(jiàn)的金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主要有液壓系列和電子萬(wàn)能系列2大類。具體可細(xì)分為4種類型：液壓系列包括手動(dòng)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和電液伺服液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；電子萬(wàn)能系列包括電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和高性能電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。系列規(guī)格有100KN、200KN、300KN、600KN、1000KN和2000KN等等，它們性能各異，優(yōu)缺點(diǎn)明顯，一般力學(xué)性能試驗(yàn)室普遍配套使用，且針對(duì)不同的用戶群體。當(dāng)然還有其它特殊規(guī)格，如用于各類鋼絲繩、錨固螺栓以及索具等試樣拉伸試驗(yàn)的臥式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、全自動(dòng)電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)等。

3.1.1 手動(dòng)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

該試驗(yàn)機(jī)采用簡(jiǎn)易高壓源作為動(dòng)力源，手動(dòng)調(diào)整閥作為控制元件，由人工手動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。受油源流量及主機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，油缸活塞行程較小，一般在300mm左右，試驗(yàn)速度也較小。受價(jià)格因素的影響，測(cè)力傳感器一般采用壓力傳感器，精度較低，為1級(jí)或2級(jí)；量程為滿量程的4%～100%；受油缸摩擦力的影響，噸位較難做到很小，基本在5 t以上。這類試驗(yàn)機(jī)雖然技術(shù)較為落后，自20世紀(jì)80年代被發(fā)達(dá)國(guó)家淘汰，但它所特有的低價(jià)、大噸位以及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)中小企業(yè)中仍大量使用。

3.1.2 電液伺服液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

該試驗(yàn)機(jī)采用精密高壓油源作為動(dòng)力源，使用伺服閥或比例閥為控制元件進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制，控制性能較高，結(jié)合計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)載荷、應(yīng)變、位移3種控制模式。與手動(dòng)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)一樣，受油源流量的限制，試驗(yàn)速度較低。采用閉環(huán)自動(dòng)控制，試驗(yàn)機(jī)的剛度成為整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，其噸位不可能做得很小，基本上都在1 t以上。為了盡可能減少液體對(duì)整機(jī)剛度的影響，一般行程也都不大。因此，比較適合機(jī)械類產(chǎn)品和大尺寸的零部件試樣。

3.1.3 常規(guī)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

該試驗(yàn)機(jī)采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，絲杠、螺母作為執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)移動(dòng)橫梁的速度控制，試驗(yàn)速度范圍較大，一般為0.001～1000mm/min；試驗(yàn)行程可按需要而定，最大可達(dá)幾米，這是液壓類試驗(yàn)機(jī)無(wú)法比擬的。常規(guī)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)采用速度控制，因而對(duì)系統(tǒng)剛度的要求不高，為小噸位試驗(yàn)機(jī)實(shí)踐創(chuàng)造了有利條件。目前國(guó)內(nèi)外小噸位10KN以下試驗(yàn)機(jī)都是常規(guī)的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。靈活的夾具配置、傳感器的擴(kuò)展，為實(shí)現(xiàn)金屬薄板、金屬線材以及高分子材料等試驗(yàn)提供了可能，是性價(jià)比最高的一個(gè)品種。由于它的控制模式較為單一，并不適合做恒應(yīng)力、恒應(yīng)變類試驗(yàn)。

3.1.4 高性能電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

高性能電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)與常規(guī)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)一樣，也是采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，絲杠、螺母作為執(zhí)行部件，不同的是它具有載荷、應(yīng)變和位移3種閉環(huán)控制。因此除了具有常規(guī)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)速度范圍寬、行程大的特點(diǎn)外，還具有電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，因而是性能最好的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。當(dāng)然，這類試驗(yàn)機(jī)也有它的缺點(diǎn)，由于閉環(huán)控制系統(tǒng)的剛度很重要，而試樣剛度又直接影響系統(tǒng)的剛度和整機(jī)的穩(wěn)定性，所以試樣種類較多時(shí)，整機(jī)剛度的變化就會(huì)很大，需隨時(shí)調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)，增加了操作人員的難度。盡管此類試驗(yàn)機(jī)的價(jià)格比較高，但也逐漸被各大科研院所、第3方實(shí)驗(yàn)室和大型企業(yè)所選用。

3.2 結(jié)構(gòu)選擇

從外觀形式上看，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)有單立柱、雙立柱等，金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)由于噸位普遍較大，因此以雙立柱結(jié)構(gòu)居多。根據(jù)機(jī)器大小，又分臺(tái)式和落地式：臺(tái)式可放置于穩(wěn)固臺(tái)面上，但量程較小，只能測(cè)定薄件或細(xì)件，僅靠電機(jī)即可提供足夠的動(dòng)力；落地式可以測(cè)定較大的試樣，相應(yīng)破壞瞬間的震動(dòng)也更大。因此，選擇這類試驗(yàn)機(jī)時(shí)要考慮有足夠的場(chǎng)地空間，尤其是注意樓層高度和預(yù)備地腳。

測(cè)試力值在5KN以下，一般選用單立柱電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；力值為5～50KN，選用雙立柱臺(tái)式機(jī)；50KN以上基本選用落地式。

從功能區(qū)間來(lái)劃分，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)大體可分為單空間和雙空間2大類。雙空間萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用最多、使用時(shí)間最長(zhǎng)的機(jī)型，包括上拉下壓或上壓下拉式，優(yōu)點(diǎn)是拉向的試驗(yàn)和壓向的試驗(yàn)分別在2個(gè)試驗(yàn)空間，可以比較方便地完成各種不同試驗(yàn)，但由于增加了調(diào)節(jié)橫梁，試樣斷裂后的震動(dòng)較大。單空間萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)所有的試驗(yàn)都在1個(gè)試驗(yàn)空間內(nèi)完成，設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)剛性好，沒(méi)有間隙，試樣拉斷后能量可在整機(jī)范圍內(nèi)得到有效分散，震動(dòng)較小，而且試驗(yàn)的空間很低，裝卸試樣省力、方便，所以該機(jī)型單一試驗(yàn)的效率非常高。如果要進(jìn)行多種試驗(yàn)，如拉伸、彎曲、壓縮等，比雙空間操作麻煩。大噸位液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的單空間機(jī)型，在生產(chǎn)上具有一定技術(shù)難度，價(jià)格也較高。因此，在一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)多種試驗(yàn)使用功能，雙空間萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是最佳選擇。

4. 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主要配置

4.1參數(shù)選擇

確定合適的參數(shù)，是選擇萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵。決定萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)性能的主要參數(shù)有以下幾點(diǎn)。

⑴最大量程。根據(jù)試驗(yàn)材料的破斷力值來(lái)選擇所需要的試驗(yàn)機(jī)最大載荷。選配傳感器時(shí)還是要盡量保證試驗(yàn)力值處于傳感器最大量程的10%～90%，以確保結(jié)果可靠。

⑵精度等級(jí)。常見(jiàn)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)精度一般為1級(jí)和0.5級(jí)，這2種精度的試驗(yàn)機(jī)在技術(shù)上差別并不明顯，校驗(yàn)的方法和手段也基本一致。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器元件的線性度已經(jīng)達(dá)到很高的水平，對(duì)于一般的材料試驗(yàn)選擇1級(jí)精度的試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)完全夠用，對(duì)于科學(xué)研究和要求嚴(yán)格的比對(duì)試驗(yàn)或仲裁試驗(yàn)，才需要0.5級(jí)精度的試驗(yàn)機(jī)。

⑶分辨率。合適的分辨率有利于測(cè)量的解析度，能測(cè)量出較小的分度，然而有效分辨率和動(dòng)態(tài)性能是一對(duì)矛盾，提高有效分辨率是以犧牲動(dòng)態(tài)性能（帶寬）為代價(jià)的，帶寬的降低直接導(dǎo)致材料屈服波動(dòng)不明顯甚至出現(xiàn)屈服平臺(tái)現(xiàn)象，所以在選型時(shí)也要考慮這對(duì)參數(shù)。

⑷速度范圍。包括應(yīng)力速率、應(yīng)變速率和位移速率，范圍越大意味著適應(yīng)性越強(qiáng)。

⑸測(cè)控軟件。優(yōu)良的測(cè)控軟件應(yīng)體現(xiàn)出模塊化、人性化的優(yōu)勢(shì)，界面直觀、操作簡(jiǎn)便、控制方案完善、編輯功能強(qiáng)大，這些都需要操作人員親身體驗(yàn)。

總之，無(wú)論萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是哪一種類型，拉伸萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)應(yīng)滿足以下要求：①達(dá)到試驗(yàn)機(jī)檢定的1級(jí)或以上級(jí)別精度；②有加荷調(diào)速裝置；③有數(shù)據(jù)記錄或顯示裝置；④由計(jì)量部門(mén)定期進(jìn)行檢定。

4.2 附件選配

金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是一個(gè)完整的試驗(yàn)系統(tǒng)，除了主機(jī)外，還有一些附件也影響到試驗(yàn)效果，主要有夾具、引伸計(jì)和高低溫試驗(yàn)輔助裝置。

4.2.1 夾具

裝卸夾具是連接試樣與試驗(yàn)機(jī)加載裝置的重要附件，為了保證試驗(yàn)的重復(fù)性及其精度，要求夾具夾持穩(wěn)固、對(duì)中性好、裝卸方便。夾具分為拉伸、壓縮、彎曲、剪切等類別；還有杯突試驗(yàn)夾具。拉伸夾具的應(yīng)用最多，為適應(yīng)不同的試驗(yàn)需要，有液壓夾具、氣動(dòng)夾具等替代了手動(dòng)夾具。先進(jìn)的液壓平推夾具，可以很好地消除初始試驗(yàn)力，消除誤差，但是價(jià)格較高。

4.2.2 引伸計(jì)

引伸計(jì)是測(cè)量試樣變形量的傳感器，主要用于測(cè)定試樣微小塑性變形對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)。如測(cè)定規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度或彈性模量等。引伸計(jì)一般由3部分組成：變形部分（與試樣表面接觸，感受試樣的微量變形），傳遞和放大部分（將接受到的變形放大），指示部分（記錄或顯示變形量）。它的主要參數(shù)為放大倍數(shù)和測(cè)量范圍（量程）。拉伸試驗(yàn)中常用的引伸計(jì)有機(jī)械式、電子式。

引伸計(jì)根據(jù)其標(biāo)定的精度分為A、B、C、D和E 5個(gè)等級(jí)。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)機(jī)和檢測(cè)變形量來(lái)選取引伸計(jì)的式樣及等級(jí)，見(jiàn)表1。若試驗(yàn)要求記錄載荷--變形圖，應(yīng)選用電子式引伸計(jì)。引伸計(jì)應(yīng)定期進(jìn)行檢定。日常試驗(yàn)中要經(jīng)常檢查引伸計(jì)，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)重新標(biāo)定后再使用。

4.2.3 高低溫試驗(yàn)輔助裝置

⑴加熱裝置

加熱裝置把試樣加熱到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，并保持該溫度直到試驗(yàn)結(jié)束所使用的裝置。對(duì)于溫度在100～1100℃的試驗(yàn)，可采用電阻絲加熱爐。一般為對(duì)開(kāi)式圓筒型高溫電阻爐，采用內(nèi)置式加熱體，升溫速度快，調(diào)節(jié)靈敏，精度高。它應(yīng)有均勻溫度區(qū)，有較高的溫度精度與穩(wěn)定性。采用PID溫度控制儀，用電爐支架安裝在試驗(yàn)機(jī)上，電爐方便進(jìn)出主機(jī)。其長(zhǎng)度一般為試樣標(biāo)距的2倍。均勻溫度區(qū)沿試樣標(biāo)距的溫度梯度應(yīng)小于5℃，加熱爐的溫度偏差最多不能超過(guò)±5℃。

⑵冷卻裝置
冷卻裝置是把試樣冷卻到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，并保持該溫度直到試驗(yàn)結(jié)束所使用的裝置。其溫度偏差應(yīng)小于±2℃。冷卻裝置也應(yīng)有均勻溫度區(qū)，其長(zhǎng)度至少為試樣標(biāo)距的1.5倍。在試樣標(biāo)距兩端同時(shí)測(cè)得溫度之差（梯度）最大不超過(guò)3℃。可使用攪拌裝置使冷卻介質(zhì)沿試樣軸線方向流動(dòng)循環(huán)來(lái)達(dá)到溫度均勻。不同溫度的冷源和冷卻介質(zhì)的選用，見(jiàn)表2。


⑶環(huán)境箱

環(huán)境箱是試驗(yàn)溫度在-60℃～+250℃之間所使用的裝置，它把加熱裝置和冷卻裝置合為一體。環(huán)境箱必須同時(shí)滿足加熱、冷卻裝置對(duì)溫度范圍和溫度梯度的要求，使用時(shí)，高溫采用硅碳棒加熱，低溫采用液氮或壓縮機(jī)制冷。工作室空氣用風(fēng)扇鼓風(fēng)循環(huán)，強(qiáng)制空氣對(duì)流，使之室內(nèi)溫度得到均勻，以達(dá)到試驗(yàn)要求的溫度。

⑷ 溫度測(cè)量裝置
溫度測(cè)量裝置由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線和電位差計(jì)組成。根據(jù)不同的試驗(yàn)溫度，按表3選擇熱電偶類型。試驗(yàn)時(shí)，由電位差計(jì)測(cè)得的數(shù)值查表即可得到所對(duì)應(yīng)的溫度。熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線以及電位差計(jì)應(yīng)定期進(jìn)行檢定。

5. 結(jié)束語(yǔ)

金屬材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是測(cè)量求得各種力學(xué)性能判據(jù)（指標(biāo)）的試驗(yàn)技術(shù)。隨著最新的微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)在力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，一方面改進(jìn)了試驗(yàn)設(shè)備，使得一些復(fù)雜的控制、測(cè)量和記錄得以自動(dòng)化，減少了人為誤差；另一方面促進(jìn)了力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展，使得一些原來(lái)只能定性或半定量測(cè)量的力學(xué)性能指標(biāo)能夠精確地測(cè)量。當(dāng)前的力學(xué)性能試驗(yàn)技術(shù)正向著試驗(yàn)條件不斷繁雜化（更接近材料或構(gòu)件的實(shí)際服役條件）、試驗(yàn)范圍逐漸擴(kuò)大化（滿足新材料的試驗(yàn)）、試驗(yàn)數(shù)據(jù)更趨精確化和試驗(yàn)過(guò)程日益自動(dòng)化的方向發(fā)展。目前，拉伸試驗(yàn)的力學(xué)性能的許多指標(biāo)從試驗(yàn)方法到試驗(yàn)設(shè)備，都能滿足自動(dòng)精確測(cè)量的要求，值得檢測(cè)人員加以關(guān)注。