金属拉伸材料试验机的操作流程是怎样的？

金属拉伸材料试验机的操作流程需严格遵循安全规范与标准方法（如 GB/T 228.1、ASTM E8 等），以确保数据准确性和设备安全。以下是从试样准备到结果分析的全流程详解：

一、前期准备：试样与设备校准

1. 试样制备与标识

按标准加工：根据材料类型（如板材、棒材）加工成标准试样，常见形状包括圆形（直径 d=10mm）、矩形（横截面 b×t），标距段（如 5d 或 10d）需光滑无损伤（表面粗糙度 Ra≤1.6μm）。

标记关键参数：用铅笔在标距段标记原始标距 L₀（如 50mm），记录试样尺寸（直径、厚度）、材质编号等信息。

2. 设备校准与检查

传感器校准：使用标准砝码校准载荷传感器（每年至少 1 次），误差需≤±0.5% FS；引伸计需在标准量块上校准标距（如 50mm±0.05mm）。

机械检查：确认夹具同轴度（偏差≤1% 试样直径），活动横梁移动顺畅，无卡顿；液压式试验机需检查油位、油路密封性。

二、装样与参数设置

1. 试样安装规范

夹具选择：根据试样形状选用匹配夹具（如圆形试样用 V 型钳口，板材用平口夹具），确保夹持面与试样轴线垂直。

装样步骤：

将试样下端装入下夹具，拧紧固定螺栓（力度均匀，避免偏心）；

移动活动横梁至合适位置，装入试样上端夹具，确保试样轴线与加载方向同轴（目视偏差≤1°）；

安装引伸计：接触式引伸计需对称夹持在标距段，非接触式（如视频引伸计）需对准试样表面标记点。

2. 试验参数设定

加载控制模式：

弹性阶段：优先采用应力控制（如 5MPa/s），确保数据线性度；

屈服阶段后：切换为应变控制（如 0.00025/s）或位移控制（如 2mm/min），避免加载速率波动。

保护参数：设定过载阈值（如量程 110%）、位移上限（防止横梁超程），启用急停按钮测试。

三、启动测试与实时监控

1. 初始化与清零

启动试验机控制系统，清零载荷、位移、引伸计数据，确认软件界面显示 “就绪” 状态。

2. 加载过程操作

匀速加载：点击 “开始” 按钮，系统按设定速率施加拉力，实时观察：

载荷 - 位移曲线：弹性阶段应呈直线，若出现波动需检查夹具同轴度；

引伸计数据：形变量应与位移同步增长，若异常（如突然跳变）需暂停检查试样是否打滑。

特殊阶段处理：

当材料屈服（载荷波动）时，软件自动记录屈服强度 σ₀.₂；

接近断裂时，降低加载速率（如 1mm/min），避免冲击损坏引伸计。

3. 断裂后操作

试样断裂后，立即点击 “停止” 按钮，记录最大载荷 Fb 和断裂位置（距标距端点≥10mm 为有效）；

卸载载荷，取下断裂试样，保留断口用于断面收缩率计算。

四、数据处理与结果分析

1. 基础性能计算

应力（σ）与应变（ε）：

应力 σ = F/S₀（F 为载荷，S₀为原始横截面积）；

应变 ε = ΔL/L₀（ΔL 为标距内伸长量，L₀为原始标距）。

关键指标计算：

弹性模量 E = 应力 / 应变（弹性阶段斜率）；

抗拉强度 σb = Fb/S₀；

断后伸长率 A = (L₁-L₀)/L₀×100%（L₁为断裂后标距）；

断面收缩率 Z = (S₀-S₁)/S₀×100%（S₁为断口横截面积）。

2. 数据有效性验证

若断裂位置在标距端点 10mm 内，需重新测试；

对比同批次试样数据，偏差超过 5% 时需分析原因（如试样加工缺陷、装样偏心）。

五、设备维护与安全收尾

1. 日常维护步骤

清洁夹具：用酒精擦拭钳口表面，去除金属碎屑，涂抹防锈油；

引伸计保养：接触式引伸计需校准后放入专用盒，避免磕碰；

液压机特殊维护：更换液压油（每年 1 次），检查滤芯是否堵塞。

2. 安全注意事项

加载过程中禁止触碰试样或夹具，避免飞溅伤人；

大吨位试验机（如 100kN 以上）需双人操作，确保装样牢固；

试验结束后切断电源，关闭控制系统，填写设备使用记录。

六、典型错误与规避措施

总结

金属拉伸试验的操作核心在于 “精准控制与细节把控”，从试样制备到数据解读的每个环节都会影响结果可靠性。建议操作人员通过 GB/T 228.1 标准培训，并定期进行设备期间核查（如每月用标准试样验证精度），以确保测试数据符合科研或质量控制要求。