【萬能材料試驗機】分析萬能材料試驗機的性能特點及選型

在上世紀80年代之前，材料試驗機的使用僅局限于金屬等少數領域，而如今，材料試驗機的使用范圍已不再只限于金屬等領域了，它已經擴展到了所有的行業。材料試驗機由過去的手動液壓試驗機一統天下，發展到今天，多種控制模式并存，性能特點各異，百花齊放的時代。在這琳瑯滿目的試驗機中，如何選擇一款適合自己特點的試驗機是大多數用戶所關心的事。由于目前絕大多數的材料試驗都是靜力學性能試驗，為此，下面就針對目前市場上的常見萬能試驗機的性能特點做一個簡單的對比分析，提出一個選型原則，供大家參考。

一、萬能材料試驗機的種類
目前市場上常見的萬能材料試驗機主要有兩大系列，四種類型：1、液壓系列：手動液壓萬能材料試驗機電液伺服液壓萬能材料試驗機2、電子萬能系列：常規電子萬能材料試驗機高性能電子萬能材料試驗機它們的性能各異，優缺點并存，各有各的用戶群體。

二、萬能材料試驗機的性能特點

1、液壓系列

1）手動液壓萬能材料試驗機
手動液壓萬能材料試驗機主要采用簡易高壓油源作為動力源，手動調整閥作為控制元件，并進行人工手動實現加載，因而，它屬于開環控制系統。由于受油源流量及主機結構的限制，它的油缸活塞行程較小，常見的一般在300mm左右，它的試驗速度一般也較小。受價格因素的影響，測力傳感器一般采用壓力傳感器（大噸位基本采用壓力傳感器）。因而，精度較低，量程較小，一般精度為1級或2級，量程一般為4%-100%F.S。受油缸摩擦力的影響，噸位一般很難做到很小，國內*小為5T。但由于它所特有的低價及大噸位的特點，目前，在成品檢驗、單一材料指標的測試中還在大量使用。2）電液伺服類萬能材料試驗機它主要采用了精密高壓油源作為動力源，使用伺服閥或比例閥作為控制元件進行閉環自動控制，因而控制性能較高，一般可實現載荷、應變、位移三種控制模式。同手動液壓萬能材料試驗機一樣，受油源流量的限制，他的試驗速度較低。由于采用閉環自動控制，系統剛度成了整個系統正常工作的關鍵。眾所周知，液體的剛度是比較低的，為了盡可能的減少液體對整機剛度的影響，一般電液伺服試驗機的行程都不大，同樣受整機剛度的影響，電液伺服類試驗機的噸位都不可能做的很小，基本上都在一噸以上。但由于它有多種控制模式，因而具有使用靈活，性能較高的特點。

2、電子萬能系列

1）常規電子萬能類材料試驗機
常規電子萬能主要采用伺服電機作為動力源，絲杠、絲母作為執行部件，實現試驗機移動橫梁的速度控制，它的試驗速度范圍可進行調整，以TF-210為例，它的試驗速度可達0.001mm/min-1000mm/min，速比可達100萬倍之多，試驗行程可按需要而定，*大可達幾米。這是液壓類試驗機無論如何也實現不了的。隨著電子技術的發展及伺服電機性能的提高，電子萬能所采用的電機從早期的直流伺服電機到現在的更多的采用交流伺服電機，從早期的功率元件選用可控硅進行移相觸發控制到今天的采用多種功率模塊實現脈寬調制控制，電子萬能的性能有了質的飛躍，人們心目中的電子萬能故障率高，性能較差的情況已經不復存在了。由于常規電子萬能采用速度控制，因而對系統剛度的要求不高，這樣就為小噸位試驗機的實現創造了有利的條件。從目前國際、國內的情況看，一噸以下試驗機基本上都為常規的電子萬能類試驗機。它的用途*廣，性價比*高。

2）高性能電子萬能類試驗機高性能電子萬能類試驗機與常規的電子萬能試驗機一樣，它也采用伺服電機作為動力源，絲杠、絲母作為執行部件，它與常規電子萬能試驗機所不同的是它的控制方式可為載荷控制，也可為應變控制或位移控制。除了具有常規電子萬能的速度寬，行程大的特點外，還具有電液伺服類試驗機的全部優點，因而它是目前性能*好的萬能材料試驗機。目前，這類試驗機的佼佼者基本上都采用德國Doli公司生產的EDC 120系列作為核心控制部件。拓豐儀器公司生產的TF-210系列就采用了EDC 120控制器。當然，這類試驗機也有它的缺點。由于具有載荷、應變、位移三種控制模式，因而整機的穩定性與系統的剛度有直接的關系，而試樣剛度又直接影響系統的剛度。所以當所做試驗的試樣種類較多時，整機剛度的變化就會很大，這樣就很難保證所有的試驗都能夠正常進行。為了滿足全部的試驗都能夠正常進行，就需隨時調整控制系統的參數（P，I，D參數），這對于非自動控制專業的人來說是有一定難度的，這樣也就不能完全發揮這類試驗機的優勢。這類試驗機的價格比較高。

三、萬能材料試驗機的選型

1、常規液壓萬能材料試驗機

由于常規液壓萬能材料試驗機價格低、操作簡單、大噸位的特點，一般在進行結構部件試驗或簡單的材料性能試驗時，可選用此類型的試驗機。如各類建筑結構部件的破壞性試驗，或用來測試某些材料的單一性能指標（如鋼筋的拉伸強度等）。

2、電液伺服類萬能材料試驗機由于電液伺服類萬能材料試驗機具有三種控制模式，因此它的性能較好，但由于它所固有的行程小，速度低的缺點，一般不適用于要求高速拉伸的橡膠試驗及延伸率較大的塑料、高分子材料試驗。另外，當材料的品種較多時，因需要經常的調整系統的參數（P、I、D參數），為了降低對操作人員的要求，不宜選用此類試驗機。而在需要恒應力或恒應變試驗時選用它是*佳的選擇，如水泥、建材類試樣。金屬類試樣也可使用此類試驗機。

3、常規電子萬能類材料試驗機此類試驗機是目前性價比*高的一個品種，它的用途*廣，使用范圍*大。從對低速要求極高的碳化硅試樣到高速性能要求較高的橡膠類試樣都可選用此試驗機，這類試驗機從對行程要求不大的壓縮類試驗到行程要求極高的特種橡膠、高分子材料試驗都能夠滿足。另外，由于它特有的速度控制模式對系統剛度的要求不高，因此它的使用很簡單，不需要因改變試驗材料進行系統參數的調整，因而對試驗員的要求不高。它靈活的夾具配置、傳感器的擴展，對實現多材料試驗提供了可能，真正實現了一機多用。但由于它的控制模式較為單一，因此不適用做恒應力、恒應變類試驗。

4、高性能電子萬能類材料試驗機它是目前性能*好的一類萬能材料試驗機，可滿足各類材料試驗的要求，但由于價格較高，而絕大多數的材料試驗都為常規指標的試驗。因而在大多數情況下，它的性能并不能得到充分的發揮，因此性價比并不高。另外，由于它的整機穩定性與試樣有關，因此對不同試樣需經常調整系統參數，這就對試驗機的操作人員提出了較高的要求。由于這些原因，該類型的試驗機市場占有率并不大，一般在一些特殊場合使用。如各大專院校、科研院所在進行新材料的研究時選用。另外，在一些既需要寬的速度范圍，又需要大行程場合，且需進行恒應力、恒應變試驗時才會使用

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