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本文介紹了常見(jiàn)的引伸計(jì)在拉伸性能測(cè)試中的使用要點(diǎn)，指出了不同器具在測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生的差異及影響，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于測(cè)試結(jié)果的精度要求，分析了提高金屬延伸率測(cè)試精度的方法。

延伸率在第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)屬于金屬材料的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，利用微機(jī)控制萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)金屬材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量材料斷裂的永久變形量計(jì)算得出材料的延伸率。然而測(cè)量形變量的方法有很多種，若要控制測(cè)試過(guò)程的精度，得到正確的測(cè)試結(jié)果，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

需要測(cè)試的材料一般可分為金屬和非金屬兩種，這兩種材料在拉伸過(guò)程中產(chǎn)生的狀況也有所區(qū)別。一些非金屬材料由于韌性比較好，斷裂時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)比較小(可以忽略不計(jì))，就可以采用夾持式引伸計(jì)，以保證測(cè)試結(jié)果的精度。而有些金屬材料在斷裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，可能會(huì)使夾持式引伸計(jì)產(chǎn)生不可控的位移，影響測(cè)試的準(zhǔn)確度。因此在測(cè)定金屬材料的斷后伸長(zhǎng)率時(shí)，通常把斷裂后的試樣拼接在一起，用游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量最終的形變量。但此時(shí)得到的也只是接近于真實(shí)形變量的一個(gè)近似值，因?yàn)榻饘贁嗔训倪^(guò)程是一個(gè)不規(guī)則的形變過(guò)程，拼接時(shí)會(huì)存在一定的縫隙。如果忽略不規(guī)則變形、拼接縫隙的影響，受人眼分辨率的限制，測(cè)量者無(wú)法保證卡尺與標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)確定位，且斷裂位置會(huì)顯著影響測(cè)試精度等，所以斷后伸長(zhǎng)率的測(cè)試精度通常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于卡尺的精度。實(shí)驗(yàn)室通常采用的是精度為0.02mm的卡尺，其他的延伸率如屈服點(diǎn)延伸率、最大力總延伸率等參數(shù)都可以使用夾持式引伸計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

在金屬材料力學(xué)性能的測(cè)試中，材料形變量的測(cè)試常常會(huì)用到引伸計(jì)，目前常見(jiàn)的引伸計(jì)有機(jī)械式引伸計(jì)、光學(xué)引伸計(jì)和電磁式引伸計(jì)。機(jī)械式引伸計(jì)是目前最常用的引伸計(jì)，可分為大變形引伸計(jì)、金屬引伸計(jì)和全自動(dòng)引伸計(jì)，這些引伸計(jì)需要夾持在試樣表面測(cè)量其形變量。金屬引伸計(jì)在安裝固定時(shí)需要用到橡皮筋，因此在使用橡皮筋固定時(shí)需要注意以下3點(diǎn)：其一是松緊適度，一般把橡皮筋拉長(zhǎng)到最大長(zhǎng)度的80％左右或原始長(zhǎng)度的4倍左右下使用；其二是纏繞端正，纏繞的合力應(yīng)與試樣垂直、與刀口在一條直線上，否則會(huì)有分力拉動(dòng)引伸計(jì)臂產(chǎn)生不應(yīng)發(fā)生的轉(zhuǎn)動(dòng)，直接影響測(cè)試曲線的走向；其三是標(biāo)距準(zhǔn)確，安裝時(shí)要保證引伸計(jì)的兩臂張開(kāi)到定位桿不受壓，通常會(huì)留出1mm左右的間隙。一般大變形引伸計(jì)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)彈性較大的非金屬材料(如橡膠)設(shè)計(jì)的引伸計(jì)，變形量可以達(dá)到80cm甚至更多，精度為0.008mm。金屬引伸計(jì)的變形量一般最大為25mm，試驗(yàn)精度為1.5μm。這兩類(lèi)引伸計(jì)是現(xiàn)階段最常用的引伸計(jì)，因其性價(jià)比高，得到了廣泛的應(yīng)用。但是，它們也有一定的局限性：①量程與標(biāo)距可調(diào)性差，金屬引伸計(jì)只能適用于較小范圍或者某一特定標(biāo)距，量程相對(duì)固定；②試樣斷裂需要摘除，無(wú)法直接測(cè)量斷后伸長(zhǎng)率；③若引伸計(jì)與被測(cè)試樣連接不牢固，可能會(huì)發(fā)生滑脫現(xiàn)象；④難以適應(yīng)特殊試驗(yàn)環(huán)境，如測(cè)量環(huán)境箱內(nèi)的試樣變形等；⑤大變形引伸計(jì)測(cè)量范圍大，但測(cè)試精度相對(duì)比較低，試驗(yàn)過(guò)程中隨著試樣厚度的變化會(huì)產(chǎn)生輕微滑動(dòng)。

光柵引伸計(jì)快速、精準(zhǔn)、分辨率高，精度可達(dá)到1μm，是目前測(cè)量伸長(zhǎng)率的最佳工具。但此類(lèi)引伸計(jì)價(jià)格較高，一般的測(cè)量設(shè)備上都沒(méi)有配備此類(lèi)引伸計(jì)。

引伸計(jì)是用于測(cè)量試樣標(biāo)距間軸向及徑向變形的基本裝置，需要使用引伸計(jì)測(cè)量的參數(shù)通常有延伸率、泊松比、拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)、塑性應(yīng)變比等。在測(cè)量過(guò)程中使用合適的工具和方法可以減少一些測(cè)量誤差，不能僅僅關(guān)注測(cè)試儀器的精度問(wèn)題，而忽視在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中測(cè)試方法的規(guī)范性。

圖1 兩類(lèi)常用引伸計(jì)的外觀

目前實(shí)驗(yàn)室通常使用的引伸計(jì)有大變形引伸計(jì)和金屬引伸計(jì)兩種，如圖1所示。3種常用的金屬引伸計(jì)標(biāo)距(原始標(biāo)距)規(guī)格為25，50，100mm，變形量均為10mm。測(cè)量金屬斷后伸長(zhǎng)率時(shí)不建議使用引伸計(jì)，因?yàn)榻饘贁嗔褧r(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，會(huì)對(duì)引伸計(jì)的精度有影響，而測(cè)量斷裂前的延伸率(如屈服點(diǎn)延伸率)時(shí)需要使用引伸計(jì)。大變形引伸計(jì)的最大變形量為80cm，原始標(biāo)距可隨意調(diào)節(jié)，適用于塑料、橡膠以及膠帶的延伸率測(cè)定。但很薄的試樣如保鮮膜則不適用，因?yàn)樵趭A持引伸計(jì)時(shí)，引伸計(jì)的自重會(huì)損壞試樣。

使用卡尺手動(dòng)測(cè)量的精度是0.02mm，引伸計(jì)測(cè)量的精度是0.0015mm，兩者相差十多倍。但在GB/T 228.1－2010中，關(guān)于試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值修約的要求規(guī)定：屈服點(diǎn)延伸率修約至0.1％，其他延伸率及斷后伸長(zhǎng)率修約至0.5％。這兩種測(cè)量方法得到的最終結(jié)果經(jīng)過(guò)修約以后基本一致，由此可見(jiàn)，在設(shè)備精度滿足要求時(shí)，測(cè)試精度會(huì)受到引伸計(jì)精度的影響。

(1)現(xiàn)在市面上的引伸計(jì)越來(lái)越多，且精度越來(lái)越高，但每種引伸計(jì)的用途和局限性也相當(dāng)明顯，因此在測(cè)試時(shí)需要了解所用引伸計(jì)的測(cè)量特性，合理利用其本身的優(yōu)勢(shì)，避免其局限性，根據(jù)不同的測(cè)試項(xiàng)目選擇合適的測(cè)量器具。

(2)引伸計(jì)對(duì)于金屬延伸率的測(cè)量結(jié)果有很大的影響，但不是精度高的引伸計(jì)就能得出準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，需要根據(jù)測(cè)試材料的不同選擇合適的測(cè)量器具，才能得出準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。