萬能材料試驗機作為材料力學(xué)性能測試的核心設(shè)備，其測量準確性直接影響實驗數(shù)據(jù)的可靠性。為確保測試結(jié)果符合國際標準(如ISO 7500、ASTM E4)，需通過系統(tǒng)性的校準流程對力值、位移、變形及環(huán)境參數(shù)進行校正。以下從校準原理、方法、工具及注意事項等方面展開詳細闡述。

　　一、校準核心要素與標準依據(jù)

　　1. 校準目標

　　- 力值精度：確保載荷測量誤差≤±1%(滿量程，F(xiàn)S)

　　- 位移精度：位移傳感器示值誤差≤±0.5%(FS)

　　- 變形精度：引伸計測量誤差≤±0.2%(微應(yīng)變范圍)

　　- 環(huán)境穩(wěn)定性：溫度波動≤±1℃/h，濕度偏差≤10%RH

　　2. 標準依據(jù)

　　- 國際標準：ISO 3763(力值校準)、ISO 9513(硬度校準)

　　- 國內(nèi)標準：JJG 139-2014(負荷傳感器檢定規(guī)程)

　　- 行業(yè)規(guī)范：ASTM E8/E8M(金屬拉伸試驗標準)

　　二、校準前準備與工具配置

　　1. 環(huán)境控制

　　- 實驗室溫度：20±2℃(基準溫度23℃)

　　- 相對濕度：≤70%(無冷凝)

　　- 電磁干擾：遠離大型電機/高壓設(shè)備≥5m

　　- 振動隔離：放置于混凝土臺面或減震墊上

　　2. 設(shè)備預(yù)熱與初始化

　　- 開機預(yù)熱≥30分鐘(消除電子元件熱漂移)

　　- 清零所有通道數(shù)據(jù)，檢查限位開關(guān)靈敏度

　　- 清潔加載軸、夾具，涂抹防銹油(非腐蝕性)

　　三、力值校準：分級加載法

　　1. 量程劃分與標準選擇

　　- 低量程(0-20%FS)：使用E2級砝碼(精度±0.005%)

　　- 中量程(20%-80%FS)：液壓式標準測力儀(精度±0.5%)

　　- 高量程(80%-100%FS)：動態(tài)校準儀(沖擊加載驗證)

　　2. 校準步驟

　　- 直接加載法：將砝碼逐級疊加至傳感器，記錄顯示值與標準值的偏差。

　　- 替代法：通過標準測力儀施加載荷，比對試驗機輸出。

　　- 數(shù)據(jù)修正：建立誤差補償表，輸入至控制系統(tǒng)(例如：10kN實際值對應(yīng)9.98kN顯示值時，修正系數(shù)設(shè)為1.002)。

　　3. 典型問題處理

　　- 非線性誤差：若某量程段誤差超差，需檢查彈性體疲勞或傳感器失效。

　　- 重復(fù)性差：排查機械間隙或液壓系統(tǒng)泄漏。

　　四、位移校準：光學(xué)與機械結(jié)合

　　1. 傳感器校驗

　　- 光柵尺/編碼器：用激光干涉儀測量實際位移，修正脈沖計數(shù)誤差。

　　- 引伸計行程：安裝千分表于夾具端，施加微小位移(0.1mm級)，對比顯示值。

　　2. 機械回程誤差消除

　　- 絲杠間隙補償：正向加載至額定載荷后反向卸載，記錄滯環(huán)值并輸入軟件修正。

　　- 齒輪嚙合調(diào)整：使用塞尺檢測齒側(cè)間隙，確保≤0.05mm。

　　五、變形測量校準：引伸計為核心

　　1. 接觸式引伸計

　　- 刀口間距標定：用5等標準量塊(如5.00mm、10.00mm)調(diào)整刀刃間距，誤差≤±0.5μm。

　　- 應(yīng)變片線性校驗：粘貼應(yīng)變片于彈性梁，施加微應(yīng)變(100-1000με)，對比輸出電壓與理論值。

　　2. 非接觸式引伸計

　　- 視頻引伸計：拍攝標準刻度板，通過像素-長度轉(zhuǎn)換算法驗證分辨率(需達1μm/像素)。

　　- 激光散斑法：用已知位移的散斑圖校準相關(guān)性算法。

　　六、環(huán)境參數(shù)校準與補償

　　1. 溫度補償

　　- 安裝PT100溫度傳感器于試樣區(qū)域，實時采集數(shù)據(jù)。

　　- 高溫試驗時，輸入材料熱膨脹系數(shù)至軟件(例如鋼的α=11.7×10??/℃)。

　　2. 濕度控制

　　- 使用氯化鋰干燥劑降低濕度，或通入干燥氮氣保護試樣。