材料試驗(yàn)機(jī) 材料試驗(yàn)機(jī) 拉力式試驗(yàn)機(jī)
一、首先應(yīng)考慮需要測(cè)試材料拉力范圍。
拉力范圍的不同，決定了所使用傳感器的不同，也就決定了拉力機(jī)的結(jié)構(gòu)，但此項(xiàng)對(duì)價(jià)格的影響不大（門(mén)式除外）。對(duì)于一般軟包裝生產(chǎn)廠家，拉力范圍在200牛頓的了就已經(jīng)足夠。因此也決定了采用單臂式的就可以了。 與單臂式相對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的是門(mén)式結(jié)構(gòu)，它是適應(yīng)比較大的拉力，如一噸或以上。所以軟包裝廠家基本用不著。
二、試驗(yàn)行程的問(wèn)題。
根據(jù)軟包裝薄膜的需要測(cè)試的性能和要求，行程在500－600mm就可以。材料伸長(zhǎng)率超過(guò)1000%的可以選用行程1000或是1200mm。
三、標(biāo)準(zhǔn)配置問(wèn)題。
智能化的三種基本配置：主機(jī)、微電腦、還有打印機(jī)，如果微電腦功能強(qiáng)可以直接打印。另外也可配備普通電腦。有了電腦，就可以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，如數(shù)據(jù)編輯，局部放大，可調(diào)整報(bào)告形式，進(jìn)行成組式樣的統(tǒng)計(jì)分析。如配用電腦，廠家應(yīng)給配備相應(yīng)軟件控制系統(tǒng)。
四、輸出結(jié)果。
試驗(yàn)結(jié)果輸出結(jié)果可任意設(shè)置：zui大力值、伸長(zhǎng)率，抗拉強(qiáng)度、定力伸長(zhǎng)、定伸長(zhǎng)力值、屈服強(qiáng)度，彈性模量、zui大試驗(yàn)力8項(xiàng)。這可以說(shuō)是微電腦操作時(shí)，輸出的zui全面的結(jié)果。國(guó)外一些廠家的產(chǎn)品，一般可以輸出這8項(xiàng)。國(guó)內(nèi)有的廠家可以輸出5-6項(xiàng)，有的廠家就只能輸出zui大力值，平均值，zui小值三項(xiàng)。
五、在可做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上。
軟包裝要求拉力機(jī)一機(jī)多用，即在配備不同夾具的基礎(chǔ)上，可做拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、剪切、180度剝離、90度剝離試驗(yàn)。
市面上有一些拉力機(jī)除以上項(xiàng)目外，因其傳感器精度高（有的達(dá)到十萬(wàn)分之三以?xún)?nèi)）還開(kāi)發(fā)出了可以測(cè)試摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)測(cè)試儀。
六、產(chǎn)品機(jī)械主要配置：
傳動(dòng)，有絲杠傳動(dòng)和齒條傳動(dòng)，前者昂貴，用于高精度，測(cè)試重復(fù)性高；后者便宜，用于低精度，測(cè)試重復(fù)性低。
絲杠，對(duì)拉力精度測(cè)量具有決定作用。一般的有滾珠絲杠，梯形絲杠，一般絲杠。其中，滾珠絲杠的度zui高，但是其性能的發(fā)揮要靠電腦伺服系統(tǒng)操作才能發(fā)揮，整套價(jià)格也比較昂貴。采用一般絲杠和梯形絲杠就可以達(dá)到軟包裝所要求的精度，即0.5－1%精度。
傳動(dòng)，有齒輪傳動(dòng)和鏈條傳動(dòng)，前者昂貴，用于高精度；后者便宜，用于低精度。
傳感器，主要成本在于壽命，光電感應(yīng)是其中比較先進(jìn)的技術(shù)，一般可用十萬(wàn)次以上，進(jìn)口和國(guó)內(nèi)部分合資廠家可以達(dá)到。
七、試驗(yàn)速度。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)速度為200mm/min, 市面設(shè)備有的在10~500 mm/min，有的在0.01~500 mm/min，前者一般使用普通調(diào)速系統(tǒng)，成本較低，粗糙影響精度；后者使用伺服系統(tǒng)，價(jià)格昂貴，精度高，對(duì)于軟包裝企業(yè)，選用伺服系統(tǒng)，調(diào)速范圍1~500mm/min的就足夠了，這樣既不影響精度，價(jià)格又在合理范圍之內(nèi)。
八、測(cè)量精度。
精度問(wèn)題，包括測(cè)力精度，速度精度，變形精度，位移精度。這些精度值z(mì)ui高都可達(dá)到正負(fù)0.5。但對(duì)于一般廠家，達(dá)到1%精度就足夠了。另外，力值分辨率幾乎都能達(dá)到十萬(wàn)分之一。
目前市場(chǎng)上用于檢測(cè)材料拉伸性能的拉力試驗(yàn)機(jī)很多，但是并非所有的試驗(yàn)機(jī)都適合軟包裝材料的拉伸試驗(yàn)，本文結(jié)合我國(guó)材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，分析了選擇軟包材檢測(cè)的拉力機(jī)時(shí)應(yīng)尤其關(guān)注的指標(biāo)。
塑料和橡膠的拉伸性能是其力學(xué)性能中zui重要、zui基本的性能之一，它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場(chǎng)合。拉伸性能的好壞，可以通過(guò)拉伸試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。
1、高分子聚合物的拉伸性能
作為材料使用時(shí)要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能。可以說(shuō)，對(duì)于高分子聚合物的大部分應(yīng)用而言，力學(xué)性能比其他物理性能顯得更為重要。
高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍zui寬的力學(xué)性質(zhì)，這是由于高聚物由長(zhǎng)鏈分子組成，分子運(yùn)動(dòng)具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長(zhǎng)率，一般PE的斷裂伸長(zhǎng)率在90％～950％（其中線(xiàn)性低密度聚乙烯LLDPE的伸長(zhǎng)率較高），通過(guò)特殊的制作工藝，部分材料的伸長(zhǎng)率可在1000％之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長(zhǎng)率也多在50％～100％之間。通常對(duì)材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2、拉伸試驗(yàn)
拉伸試驗(yàn)（應(yīng)力－應(yīng)變?cè)囼?yàn)）一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個(gè)間隔一定距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，測(cè)定試樣上的應(yīng)力變化，直到試樣破壞為止。
拉伸試驗(yàn)是研究材料力學(xué)強(qiáng)度zui廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運(yùn)動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)。按載荷測(cè)定方式的不同，拉力試驗(yàn)機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗(yàn)機(jī)和電子拉力試驗(yàn)機(jī)兩類(lèi)，目前使用較多的是電子拉力試驗(yàn)機(jī)。
3、電子拉力試驗(yàn)機(jī)選擇指標(biāo)
由于軟包裝材料主要是高分子聚合物或它的相關(guān)材料，如前所述高聚物材料的伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料，因此檢測(cè)高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測(cè)拉力機(jī)有一定的差別，尤其需要注意的是電子拉力機(jī)的有效行程以及試樣夾具兩方面。
3.1 有效行程
在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，所用試樣的尺寸雖然小，但材料的伸長(zhǎng)率普遍比較高，因此用于檢測(cè)軟包裝材料的拉伸性能需要配備行程較大的拉力機(jī)，否則夾具運(yùn)行可能會(huì)超過(guò)行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中給出的斷裂伸長(zhǎng)率或屈服伸長(zhǎng)率（εt，單位是％）的計(jì)算公式， εt=[L-L0＊100]/ L0 式中：εt是斷裂伸長(zhǎng)率或是屈服伸長(zhǎng)率； L是試樣斷裂時(shí)或屈服時(shí)標(biāo)線(xiàn)間的距離； L0是標(biāo)線(xiàn)間的距離
。需要注意的是在伸長(zhǎng)率的計(jì)算中，我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線(xiàn)間的伸長(zhǎng)量。標(biāo)線(xiàn)是通過(guò)打印或手工的方式畫(huà)在制取完成的試樣上的（標(biāo)線(xiàn)的添加應(yīng)對(duì)試樣不產(chǎn)生任何影響），而標(biāo)線(xiàn)間的距離是多少呢？不同的標(biāo)準(zhǔn)給出的這一距離大多存在一定的差異，而同一標(biāo)準(zhǔn)中也是往往針對(duì)不同的材料給出不同的試樣尺寸，因此標(biāo)線(xiàn)之間的距離也是不同的，不過(guò)這樣有利于檢測(cè)伸長(zhǎng)率非常大或非常小的材料并得到的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于塑料薄膜，標(biāo)線(xiàn)之間的距離通常是在25～50mm之間。
由于試樣在拉伸試驗(yàn)中變形伸長(zhǎng)不僅僅是在標(biāo)線(xiàn)之內(nèi)，凡是在兩夾具之間的試樣都會(huì)得到不同程度的拉伸變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線(xiàn)距離相對(duì)應(yīng)的夾具間的初始距離在80～115mm以?xún)?nèi)，如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(zhǎng)率并假設(shè)為500％，則拉力機(jī)的有效行程需在480～690mm才能保證試驗(yàn)的正常進(jìn)行。
據(jù)目前市場(chǎng)上出售的電子拉力機(jī)的有效行程隨機(jī)調(diào)查了解到，在所調(diào)查的國(guó)內(nèi)外幾個(gè)品牌的72臺(tái)拉力機(jī)中，行程范圍分布在400mm以下的設(shè)備，占13.9％；行程在400～700mm的設(shè)備，占71.9％；行程在701～1000mm的設(shè)備，占10.8％；行程在1000mm以上的設(shè)備，僅占3.4％。然而在這次統(tǒng)計(jì)的電子拉力機(jī)中，大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測(cè)，部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗(yàn)中。
3.2 試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中對(duì)夾具的描述為：“試驗(yàn)機(jī)應(yīng)備有適當(dāng)?shù)膴A具，該夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂，施加任何負(fù)荷時(shí)，試驗(yàn)機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對(duì)準(zhǔn)成一條線(xiàn)，以使試樣的長(zhǎng)軸與通過(guò)夾具中心線(xiàn)的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩夾具中，使試樣縱軸與上、下夾具中心連線(xiàn)相重合，并且要松緊適宜，以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內(nèi)。夾具內(nèi)應(yīng)襯橡膠之類(lèi)的彈性材料。”由于高聚物材料力學(xué)性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測(cè)的試樣厚度非常薄，一般的夾具無(wú)法滿(mǎn)足要求，使用不當(dāng)會(huì)引起試樣在夾具處斷裂致使試驗(yàn)失敗。
