液压万能材料试验机的CAT改造

　　0 引言

　　金属材料拉伸试验是材料力学性能测试的重要方法之一。 其主要测试任务是测试材料的屈服极限 δs、强度极限 δb、延展率 δ、界面收缩率 ψ 等力学参数。 随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的发展，材料力学测试手段也取得了很大的发展， 但受到新型材料拉伸试验机的价格因素的影响， 部分大专院校还不能及时更新较为先进的材料拉伸试验机， 仍然使用老式的液压万能材料试验机进行试验， 老式的材料试验机受当时的技术水平限制，存在着分辨率低、惯性大、人为因素多、测量精度低等缺陷和不足，测试的参数无法满足国家 2002 年颁布实施的《金属材料 室温拉伸试验方法》(GB/T228—2002)中规定的各项力学参数的测量要求，严重阻碍着技术进步和发展。

　　我校的 DLy-30 型液压万能材料试验机是 20 世纪70 年代购入的， 试验机整体和加载液压缸等关键部件运行完好，只是在参数测量部分技术手段较为落后。 为了满足教学和科研的需要， 提高老式材料万能试验机的测试性能达到“试验法”和“检定规程”等国家技术条件的要求，最好的捷径是走设备改造这条节省资金、变废为利的道路。 为此对我校现有的 DLy-30 型液压万能材料试验机负荷测力系统、应变记录系统、测量计算装置等做了重大的技术改造， 研制了一套液压万能材料试验机的微机测试系统， 使试验全过程实现微机电测自动化，提高了测试精度和试验效率。

　　1 材料试验机系统的组成及工作原理

　　根据国家有关技术标准， 结合本校实际教学和科研项目的需要，我们设计了一套材料试验机测试系统，保留原试验机的液压加载方式， 拆除陈旧的表盘式动摆力值测量机构和机械式拉线滚筒式形变记录装置，加装了相应的传感器、采集卡、计算机等硬件设施，编制力学性能测试软件，设计了机电连接部件，从而实现了应力应变测试、 数据处理、 图文存储等功能的自动化。 该系统由负荷传感器、 形变传感器 (光栅式引伸计)、位移传感器，电磁比例阀、信号放大器、多功能数据采集卡、计算机、显示器及打印机等组成。 金属拉伸试验测试系统结构框图如图 1 所示。

　　1.1加载速度的控制

　　在新的国家技术标准中， 对不同材质的试件在拉伸试验时都有具体加载速度范围要求， 老式的手动加载方式无法定量满足标准中加载速度可控的要求。 为此，采用一个比例压力流量复合阀(型号：3BYL-63;压力调节 0～32MPa;流量调节：1～63L/min)取代原来的加载控制阀，该阀可将控制微机发出的电信号经 PWM 电子放大器放大后控制液压系统的压力和流量， 由于该阀采用的压差反馈的先导式滑阀结构，使其具有环小(≤3%)、响应速度高、速度控制精度高及死区范围小等特点， 通过加装此阀即可满足试验机低速加载的试验要求，又可实现对加载速度的定量控制，通过多功能数据采集卡与上位计算机进行通讯， 使控制变得更加方便灵活。