試驗機概述

1．定義

1．1試驗機概念和用途 試驗機是在各種條件、環境下測定金屬材料、非金屬材料、機械零件、工程結構等的機械性能、工藝性能、內部缺陷和校驗旋轉零部件動態不平衡量的精密測試儀器。在研究探索新材料、新工藝、新技術和新結構的過程中，試驗機是一種不可缺少的重要測試儀器。廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通運輸、等工業部門以及大專院校、科研院所的相關實驗室。對有效使用材料、改進工藝、提高產品質量、降低成本、保證產品安全可靠等都具有重要作用。

1．2試驗機的種類：試驗機的種類很多，有多種不同的分類方法。按照傳統分類方法可以分為金屬材料試驗機、非金屬材料試驗機、動平衡試驗機 、振動臺和無損探傷機等五大類。

1．2．1材料試驗機的分類：材料試驗機的品種、型號很多，它們的加荷方法、結構特征、測力原理、使用范圍都各不相同

1．2．1．1按用途分類: 測定機械性能用試驗機和工藝試驗用試驗機

1．2．1．2按加荷方法分類: 靜負荷試驗機(靜態)和動負荷試驗機(動態)

1．2．1．2．1靜態試驗機主要包括：

●萬能試驗機：液壓萬能試驗機和電子萬能試驗機

●壓力試驗機

●拉力試驗機

●扭轉試驗機

●蠕變試驗機

1．2．1．2．2動態試驗機主要包括： 疲勞試驗機：動靜萬能試驗機、單向脈動疲勞試驗機、沖擊試驗機等

1．2．1．3按測力方式分類:機械測力試驗機和電子測力試驗機

1．2．1．4按控制方式分類:手動控制和微機伺服控制試驗機

1．2．1．5按油缸位置分類:油缸上置式和油缸下置式試驗機

1．3材料試驗

1．3．1材料的機械性能：材料在外力的作用下，所表現的抵抗變形或破壞的能力，稱作材料的機械性能。包括強度、塑性、彈性、脆性、斷裂韌性、硬度等。

1．3．2.材料試驗：機械性能試驗、物理實驗、化學實驗。

1．3．3材料的機械性能試驗：拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗。

1．3．3．1拉伸試驗：又稱拉力試驗，是緩慢地在試樣兩端施加負荷，使試樣的工作部分受軸向拉力，引起試樣沿軸向伸長，一般進行到拉斷為止。通過拉伸試驗可測定材料的抗拉強度和塑性特性等。

●拉伸試樣要符合相關的國家、行業標準對不同材料的拉伸試驗要求。

●試驗設備：萬能試驗機、拉力試驗機。

●拉伸試驗曲線 應力―應變拉伸曲線

●拉伸曲線的四個階段

●階段1(0ab)―彈性變形階段 a 點對應 PP值叫做比例極限負荷。 b點對應 Pe值叫做彈性極限負荷（不產生永久變形的最大抗力）0―a段 ?L正比與p 直線階段 a―b段極微量塑性變形（0.001-0.005%）

●階段2（bcd）―屈服變形階段 c 點屈服點對應PS c―d波形段“平臺”

●階段 3(dB)―均勻塑性變形階段 B點對應Pb值材料的強度極限負荷（所能承受的最大載荷）

●階段4 (BK)―局部集中變形階段（縮頸）K點為斷裂點對應Pk值斷裂負荷。

1．3．3．2壓縮試驗：與拉伸試驗相反，用于測定材料在靜壓力作用下的壓力強度、相對縮短率和斷面增大率等。

●對壓縮式樣的基本要求是兩個支承端面要相互平行。

●試驗設備：萬能試驗機、壓力試驗機

1．3．3．3彎曲試驗：用于測定材料或構件等地彎曲強度極限，彈性模量及最大撓度。

●分為簡支梁彎曲試驗和純彎曲試驗

●試驗設備：萬能試驗機、壓力試驗機（配備彎曲附件）

1．3．3．4剪切試驗

●用于測定材料的抗剪切能力，一般用來評定鉚釘用線材的質量。

●剪切試驗分為單項剪切和雙向剪切試驗。

●試驗設備：萬能試驗機

1．3．3．5沖擊試驗

利用擺錘沖擊試樣前后的能量差來確定該試樣的韌性活脆性。特點是沖擊力大、作用時間短、變化快。

1．3．3．6硬度試驗

是一種迅速、經濟的機械試驗方法，是測定材料機械性能應用最廣泛的方法之一，是唯一不損壞試件機械性能的試驗。

1．3．3．7其他試驗

●扭轉試驗

●疲勞試驗

●蠕變試驗

●松弛試驗

●持久試驗

1.4金屬機械性能的試驗方法

金屬材料的室溫拉伸試驗

材料包括的種類：金屬材料和非金屬材料，不論是哪種材料在外力的作用下，所表現的抵抗變形或破壞的能力，稱做材料的機械性能。機械性能包括：強度、塑性、彈性、脆性、韌性、斷裂韌性、硬度等。

1.1強度：材料在外力（靜負荷）的作用下，抵抗其變形或破壞的能力稱做強度。抵抗外力的能力越大，強度越高，強度的單位Pa或Mpa（N/mm2或MN/m2）。

按材料受力作用不同，強度分為抗拉強度、抗壓強度和抗彎強度。

1.2塑性：材料在外力作用下，產生永久變形而不被破壞的能力稱做塑性。材料在受外力作用時，產生的塑性變形程度越大，則塑性越好。

1.3彈性：材料在外力作用下，產生變形，當外力取消后，以能恢復原狀稱為彈性。

1.4脆性：材料在外力作用下，沒有明顯的永久變形抗斷裂稱做脆性。

1.5沖擊韌性：材料抵抗沖擊力的作用而不補破壞的一種能力稱做沖擊韌性。

1.6斷裂韌性：材料內部存在著由于各種原因所產生的微小裂紋在外力作用下，材料抵抗該裂紋擴展的能力，稱做斷裂韌性。

1.7硬度：材料抵抗比它更硬的物體在壓入時而不被破壞的能力，或者說材料抵抗塑性變形、彈性變形的能力稱做硬度。

在材料試驗中，特別是金屬材料的靜態試驗，最普通中經常用的是在室溫條件下進行的拉伸試驗。因為金屬拉伸試驗比較容易作，得到的數據能夠反映受試材料的機械特點，因此得到普遍的應用。而作為金屬材料拉伸試驗的國家標準GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法，具體體現了對金屬材料拉伸的要求和規定。

這個標準是金屬試驗標準化里的大標準，這不僅是因為它應用普遍，同時，許多其他的試驗標準都引用了這個標準，成為那些標準的一部分。

3．時代試金液壓萬能試驗機技術參數與特點：

3．1時代試金液壓萬能試驗機概況

歷史悠久 中國最大的液壓萬能試驗機制造基地

品種齊全 滿足不同領域用戶的材料測試需求

技術領先 引領中國材料測試技術先進水平

濟南試金集團有限公司自生產試驗機以來，經過50多年的科技創新，液壓萬能試驗機由最初的一個品種，發展到今天的WE、WEW、WAW三種技術水平50余種產品。由于液壓式萬能試驗機具有抗沖擊、剛性強、負荷大等顯著特點，在大負荷力學性能試驗領域具有明顯優勢，特別是在冶金、建材、建工、交通、教學科研等領域應用十分廣泛。

經過幾代試金人的不懈努力，形成了完善的液壓萬能試驗機產品系列：

按照技術水平分為三個檔次：

a．液壓式萬能試驗機 WE系列

b．微機屏顯示液壓萬能試驗機 WEW系列

c．微機控制電液伺服萬能試驗機 WAW系列

按照主機形式分為三種類型

a.WE-***A 油缸上置式主機（阿姆斯拉式）

b.WE-***B 油缸下置鏈輪傳動式主機

c.WE-***C 油缸下置蝸輪傳動式主機（島津機型）

液壓萬能試驗機產品規格：

基本型的WE系列液壓式萬能試驗機產品，包括WE―**、WE―**A、WE―**B、WE―**C、WE―**D五種型號從50KN到2000KN共18種規格。

WEW系列微機屏顯示液壓萬能試驗機包括WEW―**、WEW―**B、WEW―**C、WEW―**D四種型號從50KN到2000KN共16種規格;

WAW系列微機控制電液伺服萬能試驗機包括WAW―**、WAW―**C、WAW―E**C、WAW―Y**四種型號從50KN到2000KN共18種規格。

按照萬能試驗機主機形式分為手動夾緊式、液壓夾緊式(A)、鏈輪調整油缸下置式（B）、島津油缸下置式（C）、油缸下置式施工專用型（D）。

不同的機型具備不同特點，傳統阿姆斯拉油缸上置式主機拉伸空間在主機下部，拉伸試驗操作方便，勞動強度較低，特別適合冶金系統鋼鐵企業生產過程中以金屬材料拉伸實驗為主的用戶，但由于整機高度偏高要求試驗室必須有足夠的空間。

鏈輪調整油缸下置式（B）和油缸下置式施工專用型（D）液壓萬能試驗機是專為高速公路、鐵路建設施工、監理設計，該機型整機高度較低、結構簡單、成本較低、轉場運輸方便，為各施工單位所青睞，但是空間調整機構復雜 、拉伸空間在上部造成工作強度較大、操作不太方便。

島津油缸下置式（C）型主機由于設計剛度大、傳動結構簡單、蝸輪機構調整試驗空間可靠、設有試驗空間多級調整機構、夾緊伺服雙油源設計等顯著特點，重點面向國內冶金科研機構、鋼鐵集團技術中心試驗室、高校教學科研、軍工部門、國家級重點實驗室等以科學研究技術開發為主的用戶，已在國內銷售近千臺，返銷日本500余臺。

WE系列液壓式萬能試驗機可靠性強，對工作環境要求較低，屬于成本較低的普及型產品，適宜于冶煉、軋鋼、鑄造、機械制造等生產現場及公路、鐵路、水利水電等建設施工工地現場、原材料進場的性能檢測等。

WEW系列微機屏顯式液壓萬能試驗機作為WE系列的升級換代產品，采用試金專有技術生產的試驗機專用PC卡，從1996年開始大批量生產多年，技術先進、性能穩定可靠，適宜于對拉伸試驗有變形要求的較高層次的用戶，主要面向經濟較發達地區的廣大用戶，包括各地產品質量監督檢測部門、普通高校等。

WAW系列微機控制電液伺服萬能試驗機是目前具備國際先進水平的高端產品，主要由WAW―Y**系列采用引進日本島津公司全套主機、控制技術，WAW―E**C系列采用德國DOLI公司EDC120控制器，WAW--**C系列采用濟南試金PC機全數字控制技術生產的三種技術水平的產品。主要面向材料科研、質檢中心、高校教學科研、軍工、航空航天、能源等高端用戶。

3.2液壓萬能試驗機技術參數與特點

4．液壓萬能試驗機行業情況

4．1我國液壓萬能試驗機的生產開始于上世紀五十年代初的長春,上世紀90年代以前長春試驗機廠、甘肅天水紅山試驗機廠、濟南試驗機廠，是我國的三大主要試驗機生產企業，長春試驗機研究所是我國試驗機行業的歸口所。從上世紀80年代中期開始，濟南試金陸續幫助浙江金華試驗機總廠（現為中英合資浙江競遠機械設備有限公司）、山東威海試驗機廠開始生產液壓萬能試驗機。上世紀90年代以后，先后有上海華龍測試儀器有限公司，深圳新三思材料測試有限公司、長春科新試驗儀器由有限公司、浙江紹興肯特機械電子有限公司等民營資本進入試驗機行業。

4．2長春試驗機研究所是國家試驗機行業技術歸口研究所，成立于一九五九年。現隸屬于中國機械工業集團公司（簡稱國機集團）。是長春市科學技術委員會認定的高新技術企業，首批進入國家儀器儀表行業500強企業之一。國家試驗機質量監督檢驗測試中心、全國試驗機標準化技術委員會秘書處、中國儀器儀表學會試驗機分會秘書處、中國儀器儀表行業協會試驗儀器分會秘書處均掛靠在長春試驗機研究所。具有綜合開發、研究及生產制造能力。設有四個專業事業部，六個試驗室，一個加工裝配能力強的制造工廠。擁有員工 280多人，其中高級工程師81人（研究員級7人）。擁有加工設備與檢測儀器140多臺（套），其中部分高精度測試儀器是試驗機行業產品檢測的基準設備。目前該所主要產品：電子萬能試驗機、電液伺服試驗機、電子液壓萬能試驗機、高頻疲勞試驗機、大型結構試驗機、蠕變試驗機、持久試驗機、引伸計、負荷傳感器等。

4．3長春科新試驗儀器有限公司總部位于吉林省長春市經濟技術開發區。成立于1998年，匯集了中科院系統和長春試驗機研究所、長春試驗機廠、長春第二試驗機廠的一批專業技術人才，現有職工120人（其中研究員級7人，高級工程師24人，工程師32人），占地面積8000多平方米，建筑面積4000多平方米），公司前身是中國科學院長春科新測試儀器研究所，1993年取得了制造計量器具許可證認證（吉制00000105號）。產品主要包括：各種規格的電子式試驗機、電液式試驗機、專用試驗機等在內的動靜態材料試驗系統，可進行拉伸、壓縮彎曲、剝離、剪切、疲勞、環境等力學性能試驗。

4．4長春新試驗機有限責任公司（原名：長春試驗機廠）始建于一九四九年，是中國首家生產試驗機及其它檢測儀器的專業企業。先后研制出各種試驗機和力學測試儀器400余種，已累計生產近四萬臺。產品遍及國內所有的省、市、自治區，并有八百余臺產品出口到三十多個國家和地區，在國內同行業廠家中一直占據主導和領先地位，試驗機的年生產能力達1000臺。但是近年來企業運營出現較大困難，長期處于半停產狀態。目前剛剛改制為長春新試驗機有限責任公司。產品現有二十多個系列，一百多種常規型號，試驗力從5KN至20000KN多種規格。

4．5天水紅山試驗機有限公司（原天水紅山試驗機廠）位于甘肅省天水市，原系60年代由長春遷建，曾經是我國試驗機行業的大型骨干企業。自上世紀90年代以來，企業人才流失嚴重，生產經營形勢十分困難。目前正在進行企業改制。公司現有員工1680人，其中科技人員300余人，占地面積196畝，擁有資產1.1億元，設備575臺。公司主要生產多種試驗機、大型電子衡器、力標準機及稱重傳感器、通用機械等五大類產品。主要客戶分布在航天、航空、航海、國防、科研及能源、交通、石化、冶金、建材、建筑、水利、大專院校、工廠等領域。

4．6上海華龍測試儀器有限公司組建于1993年5月8日，位于上海浦東川沙經濟園區，企業占地35畝，建筑面積14600m2，企業資產總計9600萬元，具有科研辦公大樓、電裝調試樓、工裝工藝樓、總裝車間、機加車間、下料車間、冷作車間、計量室、樣機室等設施。企業年產試驗機生產能力可達800臺。企業設置市場部、制造部、總裝部、電裝部、質保部、采購部、財務部、技術服務部、辦公室、研發中心。產品應用于航空航天、國防軍工、機械制造、車輛船舶、冶金礦山、電線電纜、塑料橡膠、建筑建材、大專院校、科研院所、商檢質檢等領域。企業現有員工256人，其中大專以上學歷員工為117人。主導產品為：微機液壓萬能試驗機、液壓壓力試驗機、電子萬能試驗機、專用試驗機等。

4．7中英合資浙江競遠機械設備有限公司是由金華試驗機總廠與英國CCE公司合資組建，位于浙江省金華市。擁有試驗機研究所及金切、鑄造、鈑鍛焊、裝配、電子、熱處理、機修、油漆等十個大型專業化車間、五個分廠和兩個中外合資子公司。主要生產液壓壓力試驗機、液壓萬能試驗機、沖擊試驗機、連續焊條機和醫療儀器。公司年產各類試驗機、焊條機和醫療儀器3000多臺。金華試驗機銷售有限公司位于金華市朱基頭。主營中英合資浙江競遠機械設備有限公司、金華試驗機總廠和國內外各知名企業知名品牌的試驗機及實驗室成套設備的國內外銷售及技術服務。兼營國內外機械設備、五金電器、化工建材、金屬材料、辦公用品、日用百貨的批發、零售及進出口業務。試驗機業務主要面向公路市場銷售液壓萬能試驗機、建材壓力試驗機等。

中外合資龍游競遠機械設備有限公司成立于2003年3月，是浙江競遠機械設備有限公司的全資子公司。公司總占地面積2萬多平方米，距金華市區50公里。龍游競遠機械設備有限公司主要從事試驗機新產品的研究開發和制造，尤其是WAW系列自動萬能試驗機、WEW系列微機數顯萬能試驗機、WDW電子萬能試驗機、YAW系列自動壓力試驗機等產品的研發和制造。

4．8深圳新三思材料檢測技術有限公司成立于1998年，總部位于深圳福田區，現有員工500多人，總資產約2000萬元， 是由原天水紅山試驗機廠部分人員合資成立的股份制公司。主要產品電子萬能試驗機、專用試驗機。在上海設有液壓試驗機分公司，年產量在100臺左右。

4．9威海市試驗機制造有限公司位于威海市青島北路，現有員工200人，占地面積40000平方米。上世紀80年代開始轉產試驗機，主要產品：液壓式萬能試驗機、電子萬能試驗機（單、雙空間）、數顯式拉力試驗機、液壓式壓力試驗機等。主要面向公路市場銷售液壓萬能試驗機。

4．10紹興肯特機械電子有限公司成立于1995年，位于浙江紹興市上虞道墟鎮。現有員工50余人，面積8000平方米。初期主要從事水泥壓力試驗機的生產研制，2004年開始生產液壓萬能試驗機，主要面向高速公路市場。年產量300臺左右。

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