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高低温拉力试验机的全面解析

信息来源：    发布时间：2025-06-16    点击数：

一、设备概述

高低温拉力试验机是将高低温环境箱与拉力测试系统集成的多功能设备，用于测试材料（如金属、塑料、橡胶、复合材料等）在不同温度环境下的拉伸力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率等）。设备核心由高低温试验箱和拉力加载系统组成，可模拟 - 70℃~200℃（或更高）温度范围内的拉伸工况，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器、科研院所等领域的材料可靠性测试。

二、工作原理

1. 温度控制原理：高温环境通过电加热元件（如镍铬合金丝）升温，低温环境通过压缩机制冷（搭配液氮辅助降温）实现，温控系统通过 PID 算法维持箱内温度稳定（精度通常 ±1℃~±2℃）。

2. 拉力测试原理：伺服电机或液压系统驱动横梁上下移动，通过夹具夹持样品并施加拉伸载荷，拉力传感器实时监测载荷变化，位移传感器记录样品伸长量，数据由计算机系统采集并生成应力 - 应变曲线。

3. 集成逻辑：温度达到设定值并恒温后（确保样品均匀受热 / 冷却），拉力系统启动加载，实现 “温度 - 力学” 耦合测试。

三、操作流程

试验前准备

样品制备：按标准（如 GB/T 228、ASTM E8）加工样品（如哑铃型、条形），测量初始尺寸（标距、截面积）并记录。

设备检查：

温度系统：确认加热 / 制冷介质充足，压缩机、加热管运行正常，箱门密封胶条无老化；

拉力系统：检查夹具磨损情况，校准拉力传感器（使用标准砝码），确认横梁移动顺畅。

参数设置：

温度参数：设定目标温度、升温 / 降温速率、恒温时间（如恒温 30 分钟确保样品热平衡）；

拉力参数：设定拉伸速度（如 5mm/min）、最大载荷上限、数据采集频率（如 100Hz）。

试验运行

温度控制：启动高低温箱，升温 / 降温至目标温度并恒温，观察温度波动是否在允许范围内。

样品安装：打开箱门，将样品放入夹具中，确保上下夹具对中（避免偏心受力），关闭箱门并密封。

拉力测试：启动拉力系统，按设定速度加载，实时监控载荷 - 位移曲线，直至样品断裂或达到设定载荷后停机。

数据记录：自动保存峰值载荷、断裂伸长率、应力 - 应变曲线等数据，拍摄样品断裂后的照片。

试验结束

关闭拉力系统和温度箱，待箱内温度降至室温后取出样品，清理夹具和箱内碎屑；

分析数据，生成测试报告（包含温度、载荷、样品失效模式等）。

四、维护保养指南

日常维护（每次试验后）

温度系统：

擦拭箱体内壁冷凝水或灰尘，避免腐蚀；检查加热管表面是否有结垢（高温试验后），如有需用无水乙醇清洁。

低温试验后清理箱内冰霜，防止结冰影响密封。

拉力系统：

擦拭夹具表面残留样品碎屑，涂抹防锈油（金属夹具）；检查横梁导轨是否有灰尘，添加适量润滑油（如锂基脂）。

定期维护（每月 / 季度）

温度系统：

校准温度传感器（使用标准铂电阻温度计），确保测温精度；检查制冷系统制冷剂压力（参考手册），不足时由专业人员补充。

高温箱加热介质（如导热油）每半年更换一次，避免老化变质。

拉力系统：

校准拉力传感器（使用 0.5 级以上标准砝码），误差应≤±0.5% FS；检查传动链条 / 皮带张紧度，松动时调整。

测试软件参数校准（如位移系数、载荷系数），确保数据采集准确。

年度维护（专业人员操作）

全面检修制冷系统，清洗冷凝器和蒸发器，更换干燥过滤器；

检查电气系统接线端子是否松动，更换老化电缆，测试设备接地电阻（应≤4Ω）；

对拉力系统的伺服电机、减速器进行拆检，更换磨损部件，重新加注润滑脂。

五、常见故障及解决方法

故障现象	可能原因	解决方法
温度无法达到设定值	加热管烧毁、制冷系统漏氟、温控器故障	更换加热管；查找漏点并补氟，补充制冷剂；校准或更换温控器。
温度波动超过 ±2℃	箱门密封不良、加热 / 制冷功率不足	更换密封胶条；检查加热管 / 压缩机运行状态，维修或更换部件。
拉力加载时异响	夹具安装偏心、导轨缺油、齿轮磨损	重新安装样品，确保对中；给导轨添加润滑油；更换磨损齿轮。
数据采集异常（如跳变）	传感器接线松动、放大器故障、软件参数错误	检查传感器线缆连接；更换放大器模块；重新校准软件参数（如零点、增益）。
样品断裂位置不在标距内	夹具夹持力不足、样品偏心受力	调整夹具夹持力（避免过紧导致样品变形）；重新安装样品，确保轴线与拉力方向一致。

六、安全注意事项

温度安全：

高温试验时佩戴隔热手套，避免接触加热管或高温箱壁；低温试验时防止液氮泄漏（若设备使用液氮），避免皮肤直接接触低温表面（可能冻伤）。

机械安全：

拉力系统运行时禁止触碰运动部件（如横梁、夹具），样品断裂时可能产生飞溅，需关闭箱门并保持安全距离。

电气安全：

设备需独立接地，禁止在潮湿环境下操作；维修时切断总电源，避免触电风险。

应急处理：

若发生温度失控（如超温报警），立即按下急停按钮，切断加热 / 制冷电源，打开箱门通风；若拉力系统异常（如过载），先停机再检查样品和夹具状态。

通过标准化操作和周期性维护，高低温拉力试验机可准确反映材料在复杂温度环境下的力学性能，为材料选型、工艺优化和产品可靠性设计提供关键数据支撑。

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