萬能材料試驗機(jī)作為材料力學(xué)性能測試的核心設(shè)備，其測量準(zhǔn)確性直接影響實驗數(shù)據(jù)的可靠性。為確保測試結(jié)果符合國際標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 7500、ASTM E4)，需通過系統(tǒng)性的校準(zhǔn)流程對力值、位移、變形及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行校正。以下從校準(zhǔn)原理、方法、工具及注意事項等方面展開詳細(xì)闡述。
一、校準(zhǔn)核心要素與標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
1. 校準(zhǔn)目標(biāo)
- 力值精度：確保載荷測量誤差≤±1%(滿量程，F(xiàn)S)
- 位移精度：位移傳感器示值誤差≤±0.5%(FS)
- 變形精度：引伸計測量誤差≤±0.2%(微應(yīng)變范圍)
- 環(huán)境穩(wěn)定性：溫度波動≤±1℃/h，濕度偏差≤10%RH
2. 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
- 國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 3763(力值校準(zhǔn))、ISO 9513(硬度校準(zhǔn))
- 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：JJG 139-2014(負(fù)荷傳感器檢定規(guī)程)
- 行業(yè)規(guī)范：ASTM E8/E8M(金屬拉伸試驗標(biāo)準(zhǔn))
二、校準(zhǔn)前準(zhǔn)備與工具配置
1. 環(huán)境控制
- 實驗室溫度：20±2℃(基準(zhǔn)溫度23℃)
- 相對濕度：≤70%(無冷凝)
- 電磁干擾：遠(yuǎn)離大型電機(jī)/高壓設(shè)備≥5m
- 振動隔離：放置于混凝土臺面或減震墊上
2. 設(shè)備預(yù)熱與初始化
- 開機(jī)預(yù)熱≥30分鐘(消除電子元件熱漂移)
- 清零所有通道數(shù)據(jù)，檢查限位開關(guān)靈敏度
- 清潔加載軸、夾具，涂抹防銹油(非腐蝕性)
三、力值校準(zhǔn)：分級加載法
1. 量程劃分與標(biāo)準(zhǔn)選擇
- 低量程(0-20%FS)：使用E2級砝碼(精度±0.005%)
- 中量程(20%-80%FS)：液壓式標(biāo)準(zhǔn)測力儀(精度±0.5%)
- 高量程(80%-100%FS)：動態(tài)校準(zhǔn)儀(沖擊加載驗證)
2. 校準(zhǔn)步驟
- 直接加載法：將砝碼逐級疊加至傳感器，記錄顯示值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差。
- 替代法：通過標(biāo)準(zhǔn)測力儀施加載荷，比對試驗機(jī)輸出。
- 數(shù)據(jù)修正：建立誤差補(bǔ)償表，輸入至控制系統(tǒng)(例如：10kN實際值對應(yīng)9.98kN顯示值時，修正系數(shù)設(shè)為1.002)。
3. 典型問題處理
- 非線性誤差：若某量程段誤差超差，需檢查彈性體疲勞或傳感器失效。
- 重復(fù)性差：排查機(jī)械間隙或液壓系統(tǒng)泄漏。
四、位移校準(zhǔn)：光學(xué)與機(jī)械結(jié)合
1. 傳感器校驗
- 光柵尺/編碼器：用激光干涉儀測量實際位移，修正脈沖計數(shù)誤差。
- 引伸計行程：安裝千分表于夾具端，施加微小位移(0.1mm級)，對比顯示值。
2. 機(jī)械回程誤差消除
- 絲杠間隙補(bǔ)償：正向加載至額定載荷后反向卸載，記錄滯環(huán)值并輸入軟件修正。
- 齒輪嚙合調(diào)整：使用塞尺檢測齒側(cè)間隙，確保≤0.05mm。
五、變形測量校準(zhǔn)：引伸計為核心
1. 接觸式引伸計
- 刀口間距標(biāo)定：用5等標(biāo)準(zhǔn)量塊(如5.00mm、10.00mm)調(diào)整刀刃間距，誤差≤±0.5μm。
- 應(yīng)變片線性校驗：粘貼應(yīng)變片于彈性梁，施加微應(yīng)變(100-1000με)，對比輸出電壓與理論值。
2. 非接觸式引伸計
- 視頻引伸計：拍攝標(biāo)準(zhǔn)刻度板，通過像素-長度轉(zhuǎn)換算法驗證分辨率(需達(dá)1μm/像素)。
- 激光散斑法：用已知位移的散斑圖校準(zhǔn)相關(guān)性算法。
六、環(huán)境參數(shù)校準(zhǔn)與補(bǔ)償
1. 溫度補(bǔ)償
- 安裝PT100溫度傳感器于試樣區(qū)域，實時采集數(shù)據(jù)。
- 高溫試驗時，輸入材料熱膨脹系數(shù)至軟件(例如鋼的α=11.7×10??/℃)。
2. 濕度控制
- 使用氯化鋰干燥劑降低濕度，或通入干燥氮氣保護(hù)試樣。
