廣東省潮州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測所 廣東潮州 521000

電子式萬能試驗(yàn)機(jī)經(jīng)過長期使用后，由于各種因素，導(dǎo)致其準(zhǔn)確度明顯下降，需要對其進(jìn)行定期校準(zhǔn)和維護(hù)。其應(yīng)用原理是通過測定材料力學(xué)性能，確定材料力學(xué)性能是否達(dá)標(biāo)。由于技術(shù)和工藝的發(fā)展，具體操作過程中，需要完善和提高對設(shè)備的檢定能力，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性達(dá)到要求，為后續(xù)開展生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定中存在的誤差

1.1 環(huán)境誤差檢測

使用電子式萬能材料試驗(yàn)機(jī)時(shí)，現(xiàn)場情況、溫濕度、振動等都會對試驗(yàn)機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)產(chǎn)生影響，倘若沒有對標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)進(jìn)行溫度修正，會使檢測數(shù)據(jù)或結(jié)果出現(xiàn)誤差。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)當(dāng)在（10-30）℃室溫且濕度不大于80%的環(huán)境條件下檢定，環(huán)境溫度的波動度應(yīng)不大于2℃。無論壓力試驗(yàn)機(jī)機(jī)械連接件，還是傳感器、標(biāo)準(zhǔn)器等，都會因外部天氣變化，發(fā)生蠕變情況，使計(jì)量檢定數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。此類誤差相對比較小，需要依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，明確誤差規(guī)律，通過修正，使檢定結(jié)果更加準(zhǔn)確。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)測力儀誤差

標(biāo)準(zhǔn)測力儀在電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作中應(yīng)用普遍。因該標(biāo)準(zhǔn)測力儀存在量化誤差，故而很容易出現(xiàn)計(jì)量誤差。盡管，依據(jù)相關(guān)規(guī)定，定期對標(biāo)準(zhǔn)測力儀進(jìn)行周期檢定和實(shí)驗(yàn)室對比，但由于長期使用，該設(shè)備經(jīng)常會存在磨損，出現(xiàn)誤差情況。技術(shù)人員要依據(jù)儀器使用情況，對其進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、核查，將穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)頻率控制為每年一次，始終保持檢定數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確[1]。

1.3 檢定方法不當(dāng)出現(xiàn)誤差

電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定過程中涉及到的各類規(guī)程比較多，經(jīng)常使用以下兩種方式計(jì)算示值誤差、示值重復(fù)性等。

方法一：以測力儀示值為準(zhǔn)，讀取試驗(yàn)機(jī)上的數(shù)值時(shí)，按照下列公式對各類誤差進(jìn)行計(jì)算：

方法二：以試驗(yàn)機(jī)示值為準(zhǔn)，讀取標(biāo)準(zhǔn)測力儀上的數(shù)據(jù)時(shí)，按照下列公式對各類誤差進(jìn)行計(jì)算：

如果壓力試驗(yàn)機(jī)上設(shè)置有力值記錄儀，無論加荷速率是否為手動，都能夠?qū)κ局嫡`差進(jìn)行直觀分析。該背景下，方法一比較適用。其標(biāo)準(zhǔn)值為測力儀，當(dāng)測量儀示值到檢定點(diǎn)時(shí)，對試驗(yàn)機(jī)上的示值進(jìn)行讀取即可。檢定程序作為電子式壓力試驗(yàn)機(jī)基本構(gòu)件，能夠?qū)λ俾蔬M(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，合理性強(qiáng)，減少了不必要的誤差。

反之，如果壓力試驗(yàn)機(jī)上無檢定程序，可將方法二中的試驗(yàn)機(jī)示值作為參照標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)機(jī)試值到達(dá)檢定點(diǎn)便可對標(biāo)準(zhǔn)測力儀上的示值進(jìn)行讀取。該過程中，定荷的油量控制主要通過數(shù)字閥采集、反饋實(shí)現(xiàn)，主要影響指標(biāo)有設(shè)備油路密封情況、數(shù)字閥精密度控制等，存在很大的系統(tǒng)誤差。應(yīng)用方法二時(shí)需要考量諸多要素，確保壓力機(jī)密封性、數(shù)字閥精密度這兩項(xiàng)參數(shù)達(dá)標(biāo)[2]。

在計(jì)量檢定工作中，電子式萬能試驗(yàn)機(jī)類別不同，檢定方法也存在差異，檢定過程中難免會產(chǎn)生各類誤差問題。計(jì)量檢定人員要注重經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，將誤差將到最低。

1.4 人員操作誤差

電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作中，會受計(jì)量檢定人員技術(shù)水平、精細(xì)度等主觀因素影響，出現(xiàn)微小誤差。開展具體檢定工作時(shí)，不同計(jì)量檢定人員控制進(jìn)油閥的速度、讀數(shù)方式等都存在差別。比如，有的檢定人員能夠很好地控制進(jìn)油速度，而另一些人則動作幅度過大，進(jìn)油時(shí)出現(xiàn)忽退忽進(jìn)情況，油罐摩擦力也會對檢定結(jié)果產(chǎn)生影響。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)測力儀和電子壓力試驗(yàn)機(jī)預(yù)熱和預(yù)壓工作

計(jì)量檢定人員的工作性質(zhì)決定了其面臨沉重的工作負(fù)擔(dān)，很容易對檢定初期預(yù)熱、預(yù)壓工作進(jìn)行忽略。無論標(biāo)準(zhǔn)測力儀，還是電子式萬能試驗(yàn)機(jī)，都包含電子元器件，需要采取科學(xué)的方式，預(yù)熱電子元器件，確保預(yù)熱時(shí)間充足，從而使各類設(shè)備的示值更加穩(wěn)定。預(yù)熱的作用在于將機(jī)械零件的摩擦力消除，檢定前期，將預(yù)壓頻率控制為三次。

1.6 試驗(yàn)機(jī)安裝錯誤

在檢定工作中，若試驗(yàn)機(jī)安裝不當(dāng)，立柱上的導(dǎo)輪就會偏向一邊，會對上下夾頭和上下壓板同軸度產(chǎn)生干擾，各類活動件之間的摩擦力增加，出現(xiàn)示值誤差。下面選用某廠家型號DYE-300，分辨力0.01KN的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如表1所示，未調(diào)整水平前和調(diào)整水平后分別檢定出來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。所以由試驗(yàn)機(jī)安裝錯誤引起的示值誤差不可小覷，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進(jìn)行，安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，安裝的水平度不應(yīng)超過0.20/1000，試驗(yàn)機(jī)周圍應(yīng)留有不小于0.7m的空間且周圍無振動。

表1 試驗(yàn)機(jī)安裝錯誤引起的誤差對照表

1.7 沒有清潔和研磨上下壓板和球面

在電子式萬能試驗(yàn)機(jī)上都有上下工作臺，且設(shè)置有球頭，用于對側(cè)向壓力進(jìn)行消除和控制。通過這種方式，使壓力試驗(yàn)機(jī)所施加的力與被檢測物品受力相同。這個(gè)過程中，常因球頭和球座之間彌合不足，導(dǎo)致壓力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生的力與被檢測試塊不垂直，發(fā)生誤差。舉例而言，某型號電子式壓力試驗(yàn)*機(jī)檢定過程中，C20混凝土試塊經(jīng)檢測與實(shí)際結(jié)果存在150KN誤差。經(jīng)拆卸確認(rèn)，在試驗(yàn)機(jī)上，壓板和球頭的連接螺桿變形嚴(yán)重，且出現(xiàn)傾斜情況，球頭呈一側(cè)受力情況。上述案例表明，開展壓力試驗(yàn)檢定工作之前，需要采用正確的方法，清潔上下壓板、球面等各個(gè)位置，并對其進(jìn)行研磨處理[3]。

1.8 分辨力讀取誤差δ

在實(shí)際操作中，被檢壓力試驗(yàn)機(jī)分辨力千差萬別，0.1kN、0.01kN不等。電子試驗(yàn)機(jī)不同，檢定位數(shù)各有差異，按均勻分布計(jì)算，取k=√3，分辨力引入的不確定度分量為δ/2√3。

2 電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定中的誤差控制方案

電子式萬能試驗(yàn)機(jī)在各類金屬材料和非金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)中應(yīng)用普遍，數(shù)據(jù)分析、處理功能強(qiáng)大。主要包括力值、行程這兩項(xiàng)校正項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)砝碼、電子秒表、規(guī)范直鋼尺等校正工具，校正頻率保持在一年一次。通過單元轉(zhuǎn)換，完成力值校正。數(shù)據(jù)歸零后，在夾具上懸掛標(biāo)準(zhǔn)砝碼，記錄顯示力值，并對砝碼差進(jìn)行核算和規(guī)范，在萬能試驗(yàn)機(jī)規(guī)則內(nèi)進(jìn)行誤差控制。記錄試驗(yàn)機(jī)夾具起始位置，在軟件上對校正速度進(jìn)行合理設(shè)置，使用標(biāo)準(zhǔn)直鋼尺對下夾具行程進(jìn)行測量，靈活調(diào)整速度。

首先，依據(jù)電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作要求，熟練掌握質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督、計(jì)量檢定政策，對檢定技術(shù)、規(guī)程等具備清晰的認(rèn)識和了解。在具體工作實(shí)踐中，養(yǎng)成良好的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作習(xí)慣，嚴(yán)格按照檢定規(guī)程執(zhí)行。積極參與到電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作中，既要將理論與實(shí)際結(jié)合起來，還要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，擺脫以往檢定工作中的各類技術(shù)桎梏，對計(jì)量檢定過程進(jìn)行科學(xué)控制，從根本上消除各類誤差。

其次，每隔一段時(shí)間，需要對標(biāo)準(zhǔn)測力儀和專用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行期間核查和比對，使標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備保持良好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。倘若計(jì)量設(shè)備檢定不合格，要立即更換。該過程中，還要科學(xué)維護(hù)和保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀，對傳感器的連接接頭進(jìn)行定期檢查，確保應(yīng)用過程可靠。一些標(biāo)準(zhǔn)測力儀出現(xiàn)老化情況，或者重復(fù)性、穩(wěn)定性等難以保證，也要及時(shí)更換，使量值傳遞過程真實(shí)，數(shù)據(jù)檢定結(jié)果可靠性和準(zhǔn)確性兼?zhèn)鋄4]。

第三，充分認(rèn)識到環(huán)境因素對電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作的影響，嚴(yán)格核查檢定環(huán)境，倘若外部溫濕度不達(dá)標(biāo)，或者設(shè)備出現(xiàn)劇烈振動情況，需要將壓力試驗(yàn)機(jī)檢定工作延后。

第四，采用專業(yè)方法，準(zhǔn)確安裝電子式萬能試驗(yàn)機(jī)，并進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)。生產(chǎn)廠家除了保證壓力試驗(yàn)正常工作之外，還要對試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確性進(jìn)行考量。在檢定人員的指導(dǎo)下，依據(jù)材料力學(xué)性能試驗(yàn)要求，對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行科學(xué)安裝、維護(hù)、保養(yǎng)，嚴(yán)格按照使用規(guī)程對液壓油進(jìn)行更換。通過這種方式，對壓力試驗(yàn)機(jī)后期故障問題加以規(guī)避。

第五，檢定工作初期，一定要對電子式壓力試驗(yàn)機(jī)安裝水平進(jìn)行科學(xué)檢查，并確保壓力試驗(yàn)機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)測力儀進(jìn)行充分的通電和預(yù)熱，經(jīng)過數(shù)次預(yù)壓，將檢定過程中的隨機(jī)誤差率降到最低。

第六，依據(jù)實(shí)際情況，對檢定方式加以確定，降低該過程中的人為誤差率。電子式萬能壓力試驗(yàn)機(jī)類別不同，操作軟件也存在差別，依據(jù)各類情況，選擇合適的檢定方法。執(zhí)行具體檢定操作工作時(shí)，還要對壓力試驗(yàn)機(jī)的速率進(jìn)行科學(xué)控制，既要確保讀數(shù)便利，還要確保進(jìn)、回程方向同步。

第七，如果試驗(yàn)機(jī)不大于5KN，可采用重錘法進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)過程中拉伸空間在500mm以上，在上受力中心吊一重錘，使其中心保持在以受力中心為圓心的直徑2mm之內(nèi)。倘若試驗(yàn)機(jī)大于5KN，需要采用同軸度測試儀進(jìn)行檢定，并進(jìn)行計(jì)算。

3 結(jié)語

電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作相對比較復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，需要考慮很多關(guān)鍵性因素和指標(biāo)。該過程中存在很多類型的誤差。計(jì)量檢定人員要結(jié)合具體檢定工作要求，對電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定工作中存在的各類誤差進(jìn)行全面分析，并在具體操作過程中，對檢定工作過程加以控制，將該過程中的系統(tǒng)誤差消除，降低誤差率。