认清这些塑料拉力试验机的同轴度检测方法

同轴度是什么？

试验机的同轴度是指试验机的试样夹持装置在任意位置上和施加力的过程中，上下夹头中心线与试验机的加力轴线间同轴的程度。

为什么要做同轴度检测？

由于试验机的试样夹持装置的设计、加工及装配等多方面因素，使其不可避免存在同轴度误差，受到同轴度误差的影响，在使用试验机检测材料力学性能过程中，会使材料承受拉力同时产生了附加力，影响到试验结果的准确性。

试验机同轴检测参考标准

为了保证被检材料在检测过程中受同轴度的影响最小，JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机》、JJG 475-2008《电子万能试验机》和JJG 1063-2010《电液伺服万能试验机》检定规程均对试验机的同轴度提出了技术要求和检测方法，文章以JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机》检定规程中规定的方法为例对万能材料试验机的同轴度检测方法进行分析。

试验机同轴度的技术要求

对于1级试验机的同轴度在检定中需对其检测，后续检定不再检测同轴度：对于0.5级试验机的同轴度不论是检定还是后续检定，均要对其同轴度进行检测。试验机的试样夹持装置在任意位置，上、下夹头的同轴度应满足如下要求：

（1）当试验机的最大力值不大于30kN时不应超过ф2mm/500mm；

（2）当试验机的最大力值大于30kN时应符合表1的规定。

试验机同轴度的检测方法

应变测量法

测量原理：将检验试样放入试验机的夹持装置中，试验机对其施加一定力值后通过同轴度自动检测仪内部的引伸计或者其他变形测量装置测量检验试样所产生的弹性变形从而获得同轴度大小。

测量方法：对于最大试验力大于30kN的试验机，根据规程要求选择合适的检验试样，使用同轴度测试仪（或其他相应准确度的测量装置）进行检定。检定时，先将检验试样夹持在夹头上并施加试验机的最大试验力约1%的初始力，调整同轴度测量仪的零点，再施加试验力至最大试验力的4%，施加过程中应注意使用的最大力不应使检验试样产生塑性变形，测量试样相对两侧的弹性变形，在相互垂直的方向上各测量3次。同轴度按公式（1）计算，每次检定的结果均应满足表1的要求。

e=加力系统中上、下夹头的中心线与试验机加力轴线的同轴度，% ；`△L在同一测量点，同一次测量中，检验试样两侧变形的算术平均值，mm；△Lmax-在同一测量点，同一次测量中，检验试样变形较大一侧的变形值，mm。

如何选择合适的检验试样：根据检定规程要求，针对不同量程的试验机应选用不同材质、不同直径的检验试样对其进行同轴度的测量，通过以下试验数据具体说明下如何检验试样，以45#钢（弹性模量E=210GPa，屈服强度为355MPa）以及合金铝（弹性模量E=72GPa，屈服强度为125MPa）这两种材质为例进行分析。

（1）对于量程30kN的试验机，在做同轴度测量时，使用材质为45#钢、ф10mm的检验试样，按照上述的测量方法，在其受到最大力为30×4%=1.2（kN），此时检验试样所受应力为：

对于有效长度100mm的试棒，实际变形量：△l=100×72.9×10-6=7.29（μm）

若使用材质为合金铝、ф10mm的检验试样，同理可得σ=15.3MPa），△l=21.25（μm）

（2）对于量程100kN的试验机，在做同轴度测量时，使用材质为45#钢、ф10mm的检验试样，按照上述的测量方法，在其受到最大力为100×4%=4（kN），此时检验试样所为受应力：

对于有效长度100mm的试棒，实际变形量：△l=100×242.9×10-6=24.29（μm）

若使用材质为合金铝、ф10mm的检验试样，同理可得σ=51（MPa），△l=70.83（μm）

（3）对于量程600kN的试验机，在做同轴度测量时，使用材质为45#钢、ф10mm的检验试样，按照标准的测量方法，在其受到最大力为600×4%=24（kN），此时检验试样所受应力为：

对于有效长度100mm的试棒，实际变形量：△l=100×1455.7×110-6=145.57（μm）

若使用材质为45#钢、ф12mm的检验试样，同理可得σ=212.3（MPa），△l=101.1（μm）

（4）对于量程1000kN的试验机，在做同轴度测量时，使用材质为45#钢、ф12mm的检验试样，按照标准的测量方法，在其受到最大力为1000×4%=40（kN），此时检验试样所受应力为：

对于有效长度100mm的试棒，实际变形量：△l=100×1685×10-6=168.5（μm）

因为选择检验试样需要遵循的原则是在试样受到最大力时不超过其极限强度而能获得最大应变，所以通过以上四组试验数据可知：试验机的量程为30kN～100kN时应选用材质为合金铝、ф10mm的检验试样；试验机的量程为100kN～600kN时应选用材质为45#钢、ф10mm的检验试样；试验机的量程为600kN～1000kN时应选用材质为45#钢、ф12mm的检验试样；试验机的量程不小于1000kN时应选用材质为45#钢、直径大于12mm的检验试样。