工业上使用测力仪测试拉力是一项严谨的工作,它关乎产品质量、安全性和合规性。与通用步骤相比,工业应用更强调标准化、可追溯性和安全性。
以下是工业用测力仪测试拉力的详细专业流程:
第一阶段:测试准备
1. 仪器与设备选择
测力仪选择:
量程: 根据测试标准或预估拉力,选择量程在测力仪满量程的20%~80%之间的仪器。例如,测试500N的力,最好选择1000N(50%使用)或500N(满量程使用,但需确保不超)的量程,避免长期在低或高量程使用。
精度: 工业级应用通常需要0.5级或更高精度(如±0.2%FS)。
类型: 数显峰值保持测力仪,并能输出数据。对于需要过程分析的测试,需选择带实时输出(如USB、RS232、4-20mA)接口的型号,以便连接电脑和软件。
夹具与工装选择:
这是工业测试的关键。夹具必须根据被测工件(如螺栓、线缆、连接器、包装带)专门设计或选择。
原则: 确保牢固夹持,并且能实现对中加载(拉力方向严格通过测力仪中心轴)。例如:
测试螺栓用螺纹接头。
测试线缆用钢丝绳套具或V型夹块。
测试板材用平口夹钳。
安装系统:
在工业环境中,测力仪通常不手持,而是安装在测试台架、万能材料试验机或定制工装上。这确保了测试过程的稳定性和重复性。
2. 校准与检查
定期校准: 工业用测力仪必须按照周期(如每年)送至国家认证的计量机构或具备资质的实验室进行校准,确保量值溯源至国家标准。校准证书是测试结果有效的依据。
日常点检: 测试前,使用标准重量(如砝码)或经过校准的基准仪器进行快速点检,确认仪器读数在预期误差范围内。
仪器状态检查:
开机预热(如有需要)。
检查电量,确保充足。
在安装好夹具但未加载任何外力时,执行清零(Tare) 操作。
3. 测试方案确认
严格遵循产品图纸、技术规范、行业标准或测试大纲(如ISO, ASTM, GB等)。标准中会明确规定:
测试速度: 加载速率(如mm/min或N/s)对结果有显著影响,必须统一。
测试环境: 如温度、湿度。
合格/失效判据: 力值要求是多少(如最小破断力、最大插拔力)。
样品数量: 通常需要测试一定数量的样品以获得统计意义。

第二阶段:测试执行流程
1. 安装与对中
将测力仪可靠地固定在测试台架上。
将夹具安装到测力仪上。
安装样品: 将被测工件的一端牢固地安装在测力仪的夹具上,另一端安装在固定端或作动器的夹具上。
关键步骤 - 对中调整: 仔细调整夹具和样品的位置,确保样品在自然状态下与测力仪的受力轴线重合,避免产生侧向力或弯矩。
2. 仪器设置
单位: 设置为标准单位(通常为牛顿N或千牛kN)。
模式:
对于破坏性测试(如拉断测试),设置为 “峰值保持(PEAK)" 模式。
对于过程监测(如弹簧特性测试),设置为 “实时值(TRACK)" 模式,并连接数据采集系统。
采样率: 对于高速动态测试,设置合适的采样率以捕获真实峰值。
3. 施力与数据采集
启动设备: 启动测试台架或万能试验机,或以恒定、缓慢的速度手动施力。
工业关键要求 - 控制加载速率: 严格按照标准规定的速度进行加载,确保测试的重复性和可比性。严禁冲击式加载。
监控过程: 观察力值变化曲线(如果连接了软件)或读数。注意样品状态,有无异常声响或变形。
终止条件:
破坏性测试: 持续加载直至样品破坏(断裂、脱落)。仪器会自动保持峰值力。
非破坏性测试: 加载至规定力值或位移后,平稳卸载。
4. 数据记录
工业级记录要求: 不仅仅是记录一个数字。
记录峰值力、测试日期时间、操作员、样品编号、环境条件。
如果使用软件,系统会自动记录全过程的力-位移/时间曲线,这份曲线是分析失效模式和产品性能的重要依据。
对测试后的样品进行拍照或录像,尤其是失效部位,作为证据。

第三阶段:测试后处理
1. 卸载与复位
平稳卸去载荷。
取下已测试的样品。
对测力仪进行清零复位,准备下一次测试。
2. 数据分析与报告
将所有测试数据汇总,进行统计分析(如计算平均值、标准差、CpK等)。
与标准要求进行对比,出具正式测试报告,并附上校准证书号、测试曲线和照片。
做出合格/不合格的判定。
3. 设备维护
清洁测力仪和夹具,去除碎屑和油污。
妥善存放于干燥、无振动的环境中。
更新设备使用和校准记录。
工业应用实例:测试起重机吊索的破断拉力
准备:
选择100吨量程的高精度测力仪,精度0.1%。
设计大型、坚固的楔形夹具来夹持钢丝绳。
将测力仪安装在大型液压万能试验机上。
检查测力仪校准证书在有效期内。
执行:
将一段钢丝绳样品两端分别夹在试验机的上夹具和测力仪上,测力仪再与下夹具连接,确保对中。
设置测力仪为“峰值保持"模式。
启动试验机,以标准规定的缓慢速度(如10 mm/min)拉伸钢丝绳。
持续加载,直到钢丝绳被拉断。听到巨响后立即停止设备。
记录测力仪上显示的峰值(例如:85.6吨)。软件同时记录了完整的力-位移曲线。
后处理:
检查断口形貌并拍照。
生成报告:该吊索样本的实测破断拉力为85.6吨,高于标准要求的80吨,判定为合格。
清理现场,将设备复位。
总结: 工业用测力仪测试拉力的核心在于流程化、标准化和数据化,每一个环节都旨在确保结果的准确、可靠和可追溯,从而为工业生产和安全提供坚实的数据支持。
