测试速度对材料试验机试验力示值误差的影响

　　0　引言

　　现有大部分材料试验机的检定和校准主要根据JJG 475 - 2008《电子式万能试验机检定规程》和JJG 139 - 1999《拉力、压力和万能试验机检定规程》[1,2]进行。对试验力示值误差的检定需要持续的加载，但以上两个规程都未对加载速度及加载方式进行规定。在日常检定中，通常使用逐步加载的方式，对对应的力值点进行静态的定点检定。但对于一些无法进行逐步加载，甚至无法控制其速度的试验机，由于对正确的力值标定点进行检定有困难，从而导致试验力示值误差的错误和不可靠。

　　通过使用三台0.1 级量程分别是 10 kN、100 kN和 600 kN 的力传感器，对 600 kN 电子万能材料试验机进行全量程检定。三台力传感器已通过中国计量科学研究院根据 JJG 391 - 2009 《力传感器检定规程》[3]检定为 0.1 级合格。被测电子万能材料试验机型号为 ZWICK/ROLL Z600，可由电脑控制其加载方式和速度。为了得到不同速度对试验力示值误差大小的影响，设定测试速度分别为 0.05 mm/min、0.2 mm/min，1 mm/min，设定控制方式分别为连续加载和逐步加载[4]，从而得到在三种不同速度和两种加载方式下的试验力示值误差。

　　1　试验

　　分别由三台0.1 级力传感器(其型号及量程范围详见表1)，对被测 0.5 级电子万能材料试验机(其型号及量程范围详见表2)进行分段检定，量程分为 2.4~10 kN， 10~100 kN, 100~600 kN。

　　检定根据 JJG 475 - 2008 的要求进行，实验室温度和湿度控制在(20±1)℃和(50±5)% RH[1]。

　　试验速度由电脑控制试验机的横梁位移速度分别为 0.05 mm/min、0.2 mm/min 和 1 mm/min。在不同速度下分别进行两种不同的加载方式(如图1 所示)。连续加载方式在规定速度下不间断加载直至量程上限。逐步加载方式在到达被测点后稳定 10 s 再继续加载。在三段量程中按照量程范围平均取 10 个点作为被测点，记录其试验力，计算出试验力示值误差。

　　2　测试结果及分析

　　使用S9-10kN 力传感器在不同速度和加载方式下测试 2.4~10 kN 范围所得到的试验力示值误差范围如表3 所示。

　　使用RTN C3/10T- 100 kN 力传感器在不同速度和加载方式下测试 10~100 kN 范围所得到的试验力示值误差范围如表4 所示。

　　使用RTN C3/68T- 600 kN 力传感器在不同速度和加载方式下测试 10~100 kN 范围所得到的试验力示值误差范围如表5 所示。

　　从测试结果可以看出，测试速度对检定试验力的示值误差有影响，在试验机力值下限 2.4 kN处以 1 mm/min 连续加载测得的试验力示值误差为1.043%，与 1 mm/min 逐步加载测得的试验力示值误差 0.123% 有近 10 倍的偏差，从而可能导致设备检定的降级和不合格。从三张表格的数据对比可看出，在试验机全量程范围内，在三种不同试验速度下，使用逐步加载方式测试到的试验力示值误差变化不大。在以 0.05 mm/min 速度进行测试时，连续加载和逐步加载所测得的试验力示值误差也基本相同。可见逐步加载和低速连续加载，对试验机的检定不会产生较大影响。