材料試驗機的檢定和校準研究

如今市場上出現了多種規格、不同型號的材料試驗機，采取了不同的分類方法，形成了相當豐富的計量檢定規范以及規程，比如壓力、拉力、電子萬能、萬能、電液伺服萬能、軸向加載疲勞等各種類型的試驗機，存在著與之相吻合的檢定規程，檢定與校準的大致內容均相差無幾，然而卻非常凌亂。極少數試驗機只能用來開展壓向試驗，大多少試驗機都能夠開展拉、壓試驗。疲勞試驗機可以開展拉拉試驗、拉壓試驗以及壓壓試驗。就檢定過程而言，不管是動態還是靜態，通常情況下只能看著壓向檢定。

1 校準與檢定概述

1.1 檢定與校準

共同點是測量系統或者測量儀器都應該與標準量值做出比較，可以看出校準是自愿性、自發性的行為。檢定是具有法律效力的強制性行為，特別是針對強檢計量器具而言，更是如此。如果計量器具被界定為強制性檢定類型，均存在著相應的檢定周期。通常情況下，材料試驗機的檢定周期是一年，期滿后無法正常使用，應該再次予以檢定，不但應該被粘貼“停用”的相關標識。而且，校準與檢定都對環境提出了針對性的要求，應該準確記錄相應的濕度以及溫度等，部分檢定儀器要獲得相應的濕度、溫度補償。

從試驗機的相關檢定規程來看，比如電液伺服萬能試驗機（JJG1063-2010）、軸向加載疲勞試驗機（JJG556-2011）的相關檢定規程等，都比較規范化。試驗機檢定通常情況下涵蓋了下列內容以及規程：檢查外觀，實驗力、同軸度、試驗機噪聲等多個方面的檢定。在這其中，關鍵的是試驗力方面的檢定，然而并未單獨指出必須開展壓向、拉向的檢定。在相應的力值檢定點，按照規定，所選擇的少是五個點：試驗機檢定的大試驗力分別達到了百分之二十、四十、六十、八十以及一百。只有《電子萬能試驗機檢定規程》（JJG475-2008）中，進一步細化了檢定點的數量。針對單量程試驗機在達到了整個量程的百分之二十到百分之百的范圍內，大致等間隔地挑選五個點，針對少于滿量程百分之二十的檢定點，應該大致挑選處于百分之十、五、二、一、零點五、零點二、零點一…，直到試驗機滿量程的下限。

1.2 標準量值的數量級

通常情況下，為了確保檢定或者校準結果的準確性，與測量系統或者測量儀器的標準量值相比，其數量級應該高出一個等級。比如微機控制的一級萬能電子試驗機應該采取0.3級別的標準測力儀（環），在此基礎上予以檢定和校準，如此方可確保該電子試驗機的力值綜合誤差，處于±1%的范圍內。針對0.5等級的電子試驗機，應采取低0.1級的檢定或者校準檢定（環）或者標準測力儀。在這種情況下，方可確保微機控制電子試驗機的力值綜合誤差，應該處于±0.5%的范圍內。

2 誤差的檢定與校準

首先，檢定結果存在著一定誤差，應該界定為相對誤差以及絕對誤差。

2.1 絕對誤差=給出值－真值

此處提到的給出值指的是測量值。真值的含義是，和給定的特定量的相同意義的值，比如低一級與高一級標準器之間的誤差，比較來看，前者是后者的真值。

2.2 相對誤差=絕對值/真值

事實上，相對值誤差既可以彰顯誤差本身的大小，又能夠表明測量工作的準確度?？梢哉f，相對誤差越低，那么其測量結果的準確度也就會越高。通常情況下采取百分數來表達。事實上，在檢定和校準過程中，人員誤差是非常關鍵的誤差來源之一。以下是它的關鍵表現。首先是技術性誤差：因為檢驗人員不具備科學的檢驗技能，導致了相應的誤差。再就是粗心大意導致的誤差。因為檢驗人員缺乏強烈的責任心，部分情況下會發生工作粗心導致的誤差。再就是程序性誤差，因為工作程序比較混亂而導致的誤差。

如今，主要的檢定機構是各個地方的計量所，如縣級、地市級、省級以及國家級等。其他應該涵蓋了各個地方的特檢所，再就是國防工委以及兵器工業下屬的相關區域計量站，此外是國家軍事法律科學規定和闡述的相關計量檢定機構。

2.3 校準和檢定的注意事項

首先，應該準確地登記標準計量器具的有效期以及準確度；標準計量器具或者設備的濕度、溫度補償；檢定所遵循的相關標準（比如國家標準、企業標準、客戶合同以及其它標準）。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，應該規避交叉進行或者同時開展檢定與校準的情況，不然會給使用者或者客戶導致意料之外的各種問題。通常來看，在完成了校準工作后，應該依據相關程序，科學地關機，然后再次開機，有序地開展檢定工作，以確保檢定結果的可再現性以及準確性。

3 主要故障的處理和調整

在實際檢定以及校準材料試驗機的過程中，通常情況下會碰到一些常見的問題與故障，應該結合材料試驗機的具體情況，做出適時的調修。以下是經常見到的主要故障，并提供了針對性的消除方法。

首先，安裝了材料試驗機后，壓力不夠穩定，噪音比較大。它的主要原因可能涵蓋了下列方面。比如油泵電機出現了缺相問題，或者接頭發生了滲油；油箱里面缺乏充足的油，或者試驗機管路內有空氣等。其次是消除方法。應該將油管接頭擰緊；請參考相關的電氣原理圖，準確查找具體的電源原因。然后加入N100#液壓油，而且要開動相關油泵，將回油閥關閉，將送油閥打開，讓試驗機活塞提升一段高度，在此基礎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，如此循環往復，將試驗機管路內的所有空氣均排出來。

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了松動；沒有按下“開始試驗”的按鈕；或者說按鈕失靈了。然后采取針對性的調整方法。接好傳感器的連線，向下按“開始試驗”的按鈕；更換或者維修相關按鈕。

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。如今應該采取針對性的調整方法。利用壓力，對柜前門進行調整，等到順時針，應該調節溢流閥，直到夾緊試樣；再就是更換滿足試驗機技術規定尺寸的相關試樣。

第四，同組試塊缺乏均勻的數據。主要原因如下所示：沒有接好計算機上面的地線，或者同組試塊的相關受壓面不完全相同，或者夾具存在著問題。應該采取下列調整措施，換新家具，或者接好相關地線。

4 消除示值誤差的措施

4.1 清洗測力活塞

等到試樣受壓之后，壓力通過管道、油缸等傳輸到測力活塞，活塞上面的尖端解除其“窩”，帶動它的拉桿向下方轉移，另外一側的刀口以及回轉臂刀相互接觸，呈現為線狀，促使回轉中心慢慢轉動起來。從此處可以看出，測力活塞不能靈敏地移動，和“窩”之間的接觸存在著偏差，肯定會導致誤差。所以，在定期檢測的過程中，應該清洗它的測力活塞，規避異物對測力活塞的相應尖端正常接觸“窩”。

4.2 檢查拉桿有沒有接觸油管抑或其他零部件

因為儀器中的空間非常有限，存在著不少部件，管道相互交錯，由于檢測、維修或者其他外力的影響，導致拉桿和其余零部件形成了摩擦，產生了不容忽視的示值誤差。如存在這種情況，應該調整拉桿和其他零部件的位置[1]。

4.3 壓力油保持潔凈

依據溫度的實際變化狀況，科學地注入壓力油。儀器用油是壓力傳遞的關鍵性介質，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，重則損壞、送油閥以及壓力泵等。而且，要考慮當地的氣候狀況，在夏季、冬季使用的壓力油介質應該具有針對性，過稠或者過清都會影響。所以，必須要確保壓力油的清潔、干凈。

4.4 清洗導軌與絲桿

當處于靜態時，絲桿在表盤的后面，分別放置在繪圖儀的相關導軌滑輪上以及促使指針轉動的相關齒輪圓盤上，處于水平狀態中。隨著正切擺回轉中心的逐步轉動，推板也慢慢地轉動起來，促使絲桿出現水平移動，使讀數裝置上面的相關齒輪逐步轉動起來，度盤指針以及齒輪同軸，它的指針促使其從動針發生轉動，力值被轉變成了相應的示值讀數，完成了力值試驗。從此處可以看出，絲桿的相關位移對力值讀數是否準確產生了重大影響。在實踐中總會發現下列情況：導軌滑輪的清潔程度不高，阻礙了絲桿的移動。首先應該定期為滑輪打油，讓它自如地滑動，其次，長時間以來，導軌里易于形成油泥，其阻尼系數持續提高，絲桿的平滑移動也被阻止了。所以，建議定期清洗拆卸滑輪、導軌以及絲桿，再度打油，增強它的潤滑度。

4.5 其它因素

比如調整綜合零位、指針、帶針發生顫動，其刀口有沒有處于刀承中，油壓是否符合樣品屈服值等，均會對力值檢測工作產生一定影響。多種因素都會造成指針顫動，比如介質油非常清。再就是油閥體中平衡高壓腔針體的相應間隙程度，柱塞泵單向閥出現堵塞現象等，通常情況下會導致指針顫動問題，很難準確讀數。接下來是油泵中高壓墊圈回油緩沖閥、送油閥等被損壞，不少柱塞無法正常工作等，會導致壓力不夠穩定，嚴重情況下不能正常地運轉。

在移動或者安裝儀器后，必須固定好安裝操作臺以及主機的水平基礎。測力活塞尖端應該對準“窩”、上下夾頭必須盡量同軸。全部緊固螺絲必須擰到位、擰緊。曾經筆者在某個鋼管廠看到下列現象：一臺萬能材料試驗機，達到六百千牛，剛投入使用時間不長，在工作過程中緩沖閥的針體受到較大壓力而彈出，實驗室墻壁被生生地砸出一個大窟窿，介質油達到了數米之遠、針體變形。現場響聲如雷，僥幸的是沒有導致工作人員傷亡。再就是要用心，因為部分部件是反絲，務必要擰到位。

5 實際存在與使用的特例

在實際使用試驗機的過程中，通常情況下會在一臺試驗機上面開展壓縮、拉伸試驗，僅僅標定了它的壓向，但是沒有標定它的拉向，造成了不能有效地追溯拉向試驗的相關數據。在部分比較獨特的環境試驗中，在測量過程中，從低分辨率到它的大量程，差不多涵蓋了整個過程，部分客戶需要在同一臺試驗機上面對材料實施壓、拉、彎、撕、撥、剪等試驗。部分試驗，由于無法安裝相應的夾具，只能在大荷載試驗機上面開展小載荷試件。部分試驗，受到了試件的影響，寬度過大或者長度比較長，出現了超限位的問題，造成了不能在相匹配的相關試驗機上開展相關實驗，不得不在大載荷試驗機上開展這些實驗。從疲勞試驗的相關隨機譜來看，部分載荷的程度特能夠覆蓋所有量程。大部分試驗機都會選取相應的檢定點：比如大試驗力應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，不能有效地追溯少于滿量程百分之十的極少數試驗數據的出處，可信度不夠高。在這種情況下，應該相應地調整試驗機的輸出測試狀況。