與所有測試一樣，只有盡可能多的注意到拉伸試驗機測試時一些重要的細節部分，最終得出的測試數據才會更好。

不斷發展的材料及其制造方法

如果跟現在的年輕學者們說“塑料”一詞曾經是“廉價”的代名詞時，他們肯定會很驚訝。也許這也是為什么Dustin Hoffman在電影《The Graduate》（畢業生）中扮演的角色如此出名，因為在這部電影中Dustin Hoffman接受到的一條職業發展建議就是進入塑料行業。

但是今天，塑料產品以及一些其他材料正在不斷的發展。這些材料的強度變得越來越大，硬度越來越高，質量卻越來越輕，在大多數情況下，成本甚至變得越來越便宜。而且，材料制造、加工的方法也在迅速改變。

在許多應用領域中，3D打印技術已經成為了一種常見的加工、制造技術，根據原理的不同，3D打印技術又細分為多種不同的技術，包括熔融沉積成型，選擇性激光燒結技術，立體光固化技術等。并且其所用的材料并不僅僅限于塑料材料，還包括陶瓷材料和金屬材料等。

雖然3D打印技術所用的金屬材料成本較為高昂，在許多方面的應用還并不廣泛，但其價格整體上一直呈現出穩步下降的趨勢。隨著材料和制造方法的進步，測試表征技術與質量控制同樣變得比以前更加重要了。因為制造商們有很多理由去追求更小、更輕、更便宜、更環保的產品和設計。與此同時，客戶對于產品的期望也在不斷提高。

質量控制方法中的主要技術之一就是拉伸測試。拉伸試驗機測試中，樣品會受到外界對于樣品施加的拉力。測試目標因應用的不同而有所不同，包括測量拉伸強度，預定伸長率下的拉伸應力，斷裂伸長率，以及一些其他的科學計算（如楊氏模量等）。

設計師或質量控制工程師可以根據測試結果判斷材料和樣品是否設計或者制造合理。但是，與所有的測試一樣，只有盡可能多的注意到拉伸測試方法中一些重要的細節部分，最終得出的測試數據才會更好。

錯誤或者不合理的測試對質量控制是不利的。以下是拉伸測試中五個常見的錯誤，以及糾正這些錯誤常用的方法。

1、測力傳感器能力錯誤

拉伸測試設備上所使用的測力傳感器的精度一般可以通過兩種方式進行表示：

1、滿量程的百分比

2、讀數百分比

在滿量程的百分比中，一個百分比相當于一個固定的誤差，可能存在于從零載荷到全部載荷中的任何地方。在讀數百分比中，測量值通常需要乘以精度規格。有時在這個方法中還會指定一個讀數下限。例如，測力傳感器的額定讀數只能從范圍的10％到100％。

在這兩種方法中，如果使用能力較小的測力傳感器去測量較大的拉伸應力時，則通常會帶來一個較大的誤差；同時，使用能力非常大的測力傳感器去測力較小的拉伸應力時，測試結果往往并不可靠，因為讀數的不確定性甚至可能會與讀數本身一樣高。

以能力大小為1000lbF（磅力）、精度為滿量程的±0.50％的測力傳感器為例，其測試誤差預期可以達到±5lbF。如果這個稱重傳感器僅用于測量5lbF的拉伸應力，則誤差為100％，這顯然是不可接受的。

糾正方法：

制造商們總是希望從設備中獲取到最大的經濟效用，從而最大限度地降低資本支出。但是，在嘗試使用測力傳感器之前，確定其公差規格并將其與預期的拉伸應力進行比較將是一個非常值得鼓勵的明智之舉。然后，根據比較結果確定一個可接受的公差范圍，并判斷是否可以在該測力傳感器的能力之內對其進行測試。

2、使用錯誤的夾具

在一般的運動過程中，抓地力是運動員和運動界面接觸的關鍵因素之一。許多高爾夫球手就是通過調整學生的抓球桿的方式來解決一些技術問題。

同樣的，我們再回顧下“放氣門”事件（指美國橄欖球比賽中的一樁丑聞；美國橄欖球運動聯盟（NFL）中愛國者隊被指控在2015年1月的美國橄欖球聯盟決賽上故意讓比賽用球里面所含的氣體含量少于NFL的標準），其目的是希望球隊隊員通過更好地掌握、抓住橄欖球來提升球隊競爭力。

拉伸測試也不例外，夾具是樣品和測試設備接觸的地方。選擇正確的夾具與選擇正確的拉伸測試儀器和測力傳感器一樣重要。

例如，在測量材料的斷裂伸長率時，如果夾具不能正確的固定測試樣品，樣品則容易出現打滑現象，這就會產生錯誤的高應變測量。這種測量結果沒有任何參考價值，而且如果研發人員希望依賴于這些測試結果做出一些產品設計決策，那么毫無疑問這種測試還將會帶來巨大的經濟損失。

從另一個角度出發，我們還需要考慮到的一個問題是：夾具是否可以被測試人員在測試前、測試過程中以及測試后對其進行很好的視覺檢查，以判斷測試樣品是否被夾具固定良好。例如，如果樣品是不透明的，所使用的夾具又不能根據視覺進行很好的檢查判斷，那么測試人員就難以確保該樣品是否被正確的固定在夾具上。

糾正方法：

對于一些比較常見的拉伸測試模式，現在已經有很多標準夾具可供選擇。對于那些特殊的測試要求，可以與拉伸測試專家們一起研究、討論這些測試應用，并提交樣品以供實驗室或拉伸測試設備制造商先進行測試，這有助于確定最佳的夾具類型。如果沒有找到標準的解決方案，則可能需要根據具體需求定制一些特殊夾具。

3、測量較小應力時忽略夾具重量

在一些測量較大拉伸應力的情況下，夾具的重量通常是無關緊要的，因為這個數值只占測力傳感器讀數中的很小一部分。但是，如果測量的拉伸應力較小，那么這就很可能會成為一個問題了。

例如，一個重量為1磅的楔形夾具將使量程為2磅力的測力傳感器的適用范圍減少一半。盡管大多數拉伸測試設備都允許操作人員對力的讀數進行重置（歸零），但考慮到夾具的重量后，“0磅”的讀數事實上意味著的是“1磅力”。不了解這些將可能導致過載條件的出現，以及對測力傳感器帶來一些潛在的損害。

糾正方法：

為了減小夾具重量對拉伸應力測量的累積影響，請把夾具重量的因素考慮到最終的測試結果中去。如果夾具重量接近測力傳感器的最大測量能力，則應考慮使用更輕的夾具或者更換能力更大的測力傳感器。然而，在考慮更換更高能力的測力傳感器前，請權衡一下增加的測力能力和測量精確度之間的關系。

4、軸向偏差

一般情況下，單軸拉伸測試設備主要是用于沿著某一直軸方向對樣品進行拉伸。如果夾具和樣品裝載正確、并嚴格固定好，保持其他條件不變的情況下，樣品會被軸向拉出，所得出的測試結果對于材料的性能研究以及產品設計有很大的指導意義。

如果樣品裝載時候有所偏離，則這些力矩和偏移量都可能會影響到測試，例如使測試樣品變形，或者造成外界的拉伸應力僅部分有效的施加在樣品上，并且如果力矩足夠大，甚至可能會損壞測試設備。

糾正方法：

根據測試具體需求，選擇合適的夾具。如果可能，盡量選擇寬度與樣品寬度相匹配的夾具，這有助于樣品放置及固定。拉伸測試設備通常都包含可以在x方向和y方向上進行調節的基板。如果沒有，采用x-y工作臺也可以幫助將下部夾具與上部夾具對齊。此外，旋轉接頭也可以幫助上部夾具在負載下與下部夾具自動對齊。

5、無補償系統偏差

在應力-應變曲線、伸長率和大多數其他拉伸測試中所需的測量應變值由于系統偏差會受到誤差的影響。這些偏差可能來自測力傳感器和測試設備的整體框架等。

基于應變計的測力傳感器，由于它們的性質，在施加負載時會稍微發生偏轉。典型的范圍大約是0.010”（0.25毫米）左右。測試設備框架本身也將在負載下有所偏轉。根據測力傳感器的幾何形狀和測試框架，偏轉可能是也可能不是線性的。

從某種角度來看，如果一個樣本偏移了0.100”，并且存在一個未補償的偏移量0.030”，那么所得到的應變測量結果將會有將近30％的誤差，對拉伸應力結果的影響可能會更大。但是隨著更多的彈性材料不斷投入應用，0.030”的偏差將不再和以前一樣備受關注。

糾正方法：

一些拉伸測試設備具有內置補償程序，能夠自動校正應變測量。對于沒有自動補償的測試設備，操作人員應該進行手動調整。

然而，沒有任何校正會是完美無瑕的，這意味著對于非常低應變的材料，例如陶瓷材料，則需要尋找更好的解決方案。

現在，伸長計有助于測量非常小的應變量。此外，伸長計還可以測量樣品本身的拉伸程度，并為用戶提供接觸和非接觸測量選項。由于它與框架和測力傳感器是隔開的，因此這些測量將不再受到系統偏差的影響。

結語：

拉伸試驗機的設計目的是能夠測試盡可能多的材料，包括各種形狀、尺寸以及應用在不同領域的材料。雖然對設備的選擇和配置看起來令人頭疼，但是時刻在腦海中考慮本文提到的這些常見錯誤和相應的糾正操作，將有助于縮小可用的選擇范圍，準確提出理想的解決方案，同時確保測試結果盡可能精確。

揚州鑫天匯電子科技有限公司是從事材料試驗和檢測儀器的專業服務廠商，集研發設計，生產、銷售和服務為一體，提供材料檢測和成品實驗的解決方案，歡迎來電咨詢！