电子式万能试验机检定中存在的误差与控制方案

时间：2024-04-25

广东省潮州市质量计量监督检测所广东潮州 521000

电子式万能试验机经过长期使用后，由于各种因素，导致其准确度明显下降，需要对其进行定期校准和维护。其应用原理是通过测定材料力学性能，确定材料力学性能是否达标。由于技术和工艺的发展，具体操作过程中，需要完善和提高对设备的检定能力，确保设备的稳定性和准确性达到要求，为后续开展生产奠定了良好的基础。

1 电子式万能试验机检定中存在的误差

1.1 环境误差检测

使用电子式万能材料试验机时，现场情况、温湿度、振动等都会对试验机和标准测力计产生影响，倘若没有对标准测力计进行温度修正，会使检测数据或结果出现误差。试验机应当在（10-30）℃室温且湿度不大于80%的环境条件下检定，环境温度的波动度应不大于2℃。无论压力试验机机械连接件，还是传感器、标准器等，都会因外部天气变化，发生蠕变情况，使计量检定数据不够准确。此类误差相对比较小，需要依据实际工作经验，明确误差规律，通过修正，使检定结果更加准确。

1.2 标准测力仪误差

标准测力仪在电子式万能试验机检定工作中应用普遍。因该标准测力仪存在量化误差，故而很容易出现计量误差。尽管，依据相关规定，定期对标准测力仪进行周期检定和实验室对比，但由于长期使用，该设备经常会存在磨损，出现误差情况。技术人员要依据仪器使用情况，对其进行维护、保养、核查，将稳定性实验频率控制为每年一次，始终保持检定数据可靠、准确[1]。

1.3 检定方法不当出现误差

电子式万能试验机检定过程中涉及到的各类规程比较多，经常使用以下两种方式计算示值误差、示值重复性等。

方法一：以测力仪示值为准，读取试验机上的数值时，按照下列公式对各类误差进行计算：

方法二：以试验机示值为准，读取标准测力仪上的数据时，按照下列公式对各类误差进行计算：

如果压力试验机上设置有力值记录仪，无论加荷速率是否为手动，都能够对示值误差进行直观分析。该背景下，方法一比较适用。其标准值为测力仪，当测量仪示值到检定点时，对试验机上的示值进行读取即可。检定程序作为电子式压力试验机基本构件，能够对速率进行灵活调节，合理性强，减少了不必要的误差。

反之，如果压力试验机上无检定程序，可将方法二中的试验机示值作为参照标准，试验机试值到达检定点便可对标准测力仪上的示值进行读取。该过程中，定荷的油量控制主要通过数字阀采集、反馈实现，主要影响指标有设备油路密封情况、数字阀精密度控制等，存在很大的系统误差。应用方法二时需要考量诸多要素，确保压力机密封性、数字阀精密度这两项参数达标[2]。

在计量检定工作中，电子式万能试验机类别不同，检定方法也存在差异，检定过程中难免会产生各类误差问题。计量检定人员要注重经验总结，将误差将到最低。

1.4 人员操作误差

电子式万能试验机检定工作中，会受计量检定人员技术水平、精细度等主观因素影响，出现微小误差。开展具体检定工作时，不同计量检定人员控制进油阀的速度、读数方式等都存在差别。比如，有的检定人员能够很好地控制进油速度，而另一些人则动作幅度过大，进油时出现忽退忽进情况，油罐摩擦力也会对检定结果产生影响。

1.5 标准测力仪和电子压力试验机预热和预压工作

计量检定人员的工作性质决定了其面临沉重的工作负担，很容易对检定初期预热、预压工作进行忽略。无论标准测力仪，还是电子式万能试验机，都包含电子元器件，需要采取科学的方式，预热电子元器件，确保预热时间充足，从而使各类设备的示值更加稳定。预热的作用在于将机械零件的摩擦力消除，检定前期，将预压频率控制为三次。

1.6 试验机安装错误

在检定工作中，若试验机安装不当，立柱上的导轮就会偏向一边，会对上下夹头和上下压板同轴度产生干扰，各类活动件之间的摩擦力增加，出现示值误差。下面选用某厂家型号DYE-300，分辨力0.01KN的电子式万能试验机进行实验。如表1所示，未调整水平前和调整水平后分别检定出来的实验数据相差甚远。所以由试验机安装错误引起的示值误差不可小觑，应当严格按照检定规程进行，安装在稳固的基础上，安装的水平度不应超过0.20/1000，试验机周围应留有不小于0.7m的空间且周围无振动。

表1 试验机安装错误引起的误差对照表

1.7 没有清洁和研磨上下压板和球面

在电子式万能试验机上都有上下工作台，且设置有球头，用于对侧向压力进行消除和控制。通过这种方式，使压力试验机所施加的力与被检测物品受力相同。这个过程中，常因球头和球座之间弥合不足，导致压力试验机产生的力与被检测试块不垂直，发生误差。举例而言，某型号电子式压力试验*机检定过程中，C20混凝土试块经检测与实际结果存在150KN误差。经拆卸确认，在试验机上，压板和球头的连接螺杆变形严重，且出现倾斜情况，球头呈一侧受力情况。上述案例表明，开展压力试验检定工作之前，需要采用正确的方法，清洁上下压板、球面等各个位置，并对其进行研磨处理[3]。

1.8 分辨力读取误差δ

在实际操作中，被检压力试验机分辨力千差万别，0.1kN、0.01kN不等。电子试验机不同，检定位数各有差异，按均匀分布计算，取k=√3，分辨力引入的不确定度分量为δ/2√3。

2 电子式万能试验机检定中的误差控制方案

电子式万能试验机在各类金属材料和非金属材料力学性能试验中应用普遍，数据分析、处理功能强大。主要包括力值、行程这两项校正项目及标准砝码、电子秒表、规范直钢尺等校正工具，校正频率保持在一年一次。通过单元转换，完成力值校正。数据归零后，在夹具上悬挂标准砝码，记录显示力值，并对砝码差进行核算和规范，在万能试验机规则内进行误差控制。记录试验机夹具起始位置，在软件上对校正速度进行合理设置，使用标准直钢尺对下夹具行程进行测量，灵活调整速度。

首先，依据电子式万能试验机检定工作要求，熟练掌握质量技术监督、计量检定政策，对检定技术、规程等具备清晰的认识和了解。在具体工作实践中，养成良好的电子式万能试验机检定工作习惯，严格按照检定规程执行。积极参与到电子式万能试验机检定工作中，既要将理论与实际结合起来，还要不断总结经验，摆脱以往检定工作中的各类技术桎梏，对计量检定过程进行科学控制，从根本上消除各类误差。

其次，每隔一段时间，需要对标准测力仪和专用标准砝码进行期间核查和比对，使标准设备保持良好的稳定性和准确性。倘若计量设备检定不合格，要立即更换。该过程中，还要科学维护和保养标准测力仪，对传感器的连接接头进行定期检查，确保应用过程可靠。一些标准测力仪出现老化情况，或者重复性、稳定性等难以保证，也要及时更换，使量值传递过程真实，数据检定结果可靠性和准确性兼备[4]。

第三，充分认识到环境因素对电子式万能试验机检定工作的影响，严格核查检定环境，倘若外部温湿度不达标，或者设备出现剧烈振动情况，需要将压力试验机检定工作延后。

第四，采用专业方法，准确安装电子式万能试验机，并进行定期维护和保养。生产厂家除了保证压力试验正常工作之外，还要对试验机的准确性进行考量。在检定人员的指导下，依据材料力学性能试验要求，对试验机进行科学安装、维护、保养，严格按照使用规程对液压油进行更换。通过这种方式，对压力试验机后期故障问题加以规避。

第五，检定工作初期，一定要对电子式压力试验机安装水平进行科学检查，并确保压力试验机和标准测力仪进行充分的通电和预热，经过数次预压，将检定过程中的随机误差率降到最低。

第六，依据实际情况，对检定方式加以确定，降低该过程中的人为误差率。电子式万能压力试验机类别不同，操作软件也存在差别，依据各类情况，选择合适的检定方法。执行具体检定操作工作时，还要对压力试验机的速率进行科学控制，既要确保读数便利，还要确保进、回程方向同步。

第七，如果试验机不大于5KN，可采用重锤法进行检验。检验过程中拉伸空间在500mm以上，在上受力中心吊一重锤，使其中心保持在以受力中心为圆心的直径2mm之内。倘若试验机大于5KN，需要采用同轴度测试仪进行检定，并进行计算。