I. Βασική Δομή και Λειτουργική Διαίρεση

Η βασική δομή μιας μηχανής δοκιμής εφελκυσμού αποτελείται από τέσσερα βασικά συστατικά: το σύστημα κίνησης, το σύστημα μέτρησης δύναμης, το σύστημα μέτρησης παραμόρφωσης και το σύστημα ελέγχου. Αυτά τα συστατικά συνεργάζονται για να ολοκληρώσουν τη διαδικασία δοκιμής:
Το σύστημα κίνησης: Αυτό είναι υπεύθυνο για την εφαρμογή δύναμης (όπως τάση κατά την τάνυση) στο δείγμα. Αποτελείται συνήθως από έναν κινητήρα (σερβοκινητήρας, κινητήρας βημάτων, κ.λπ.) και έναν μηχανισμό μετάδοσης (κοχλίας, οδηγοί). Μπορεί να επιτύχει διάφορες μεθόδους φόρτισης, όπως ομοιόμορφη και μεταβλητή ταχύτητα.
Το σύστημα μέτρησης δύναμης: Αυτό χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα δύναμης (όπως ένα τενσιόμετρο) για να μετατρέψει τη μηχανική δύναμη σε ηλεκτρικό σήμα, μετρώντας με ακρίβεια τη δύναμη που εφαρμόζεται στο δείγμα.
Το σύστημα μέτρησης παραμόρφωσης: Αυτό χρησιμοποιεί ένα εκτασιόμετρο (σφιγμένο στο δείγμα) ή έναν αισθητήρα μετατόπισης για να καταγράψει την αλλαγή μήκους (όπως επιμήκυνση ή συμπίεση) του δείγματος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης.
Το σύστημα ελέγχου: Αυτό αποτελείται από έναν υπολογιστή και εξειδικευμένο λογισμικό. Ελέγχει την ταχύτητα και τη μέθοδο φόρτισης του συστήματος κίνησης, λαμβάνει σήματα δύναμης και παραμόρφωσης, επεξεργάζεται τα δεδομένα και δημιουργεί μια αναφορά δοκιμής.
 

II. Λεπτομερής Ροή Εργασίας

Προετοιμασία και Σύσφιξη Δείγματος
Σύμφωνα με τα πρότυπα δοκιμών (όπως GB, ISO και ASTM), το υλικό υποβάλλεται σε επεξεργασία σε ένα τυπικό δείγμα (π.χ., σχήματος αλτήρα για μεταλλικό σύρμα, μακριές λωρίδες για πλαστική μεμβράνη). Τα άκρα του δείγματος στερεώνονται στη συνέχεια στα πάνω και κάτω σφιγκτήρες της μηχανής δοκιμής εφελκυσμού. Οι σφιγκτήρες θα πρέπει να επιλέγονται με βάση τα χαρακτηριστικά του υλικού (π.χ., σφιγκτήρες σφήνας για μέταλλο, πνευματικοί σφιγκτήρες για καουτσούκ), για να αποτρέπεται η ολίσθηση ή το σπάσιμο του δείγματος στους σφιγκτήρες.
Ρύθμιση Παραμέτρων
Το σύστημα ελέγχου ορίζει παραμέτρους όπως ο τύπος δοκιμής (π.χ., τάση, συμπίεση, κάμψη), η ταχύτητα φόρτισης (π.χ., 5mm/min για πλαστικό, 50mm/min για μέταλλο) και οι συνθήκες διακοπής (π.χ., αυτόματη διακοπή λειτουργίας κατά το σπάσιμο του δείγματος).
Εφαρμογή Δύναμης και Απόκτηση Σήματος
Το σύστημα κίνησης μετακινεί τον κάτω (ή πάνω) σφιγκτήρα, εφαρμόζοντας τάση (για δοκιμή εφελκυσμού) ή συμπίεση (για δοκιμή συμπίεσης) στο δείγμα.
Ο αισθητήρας δύναμης ανιχνεύει τη δύναμη σε πραγματικό χρόνο, μετατρέποντας τη μηχανική δύναμη σε σήμα τάσης (η αντίσταση του τενσιόμετρου αλλάζει λόγω της παραμόρφωσης της δύναμης, η οποία με τη σειρά της αλλάζει την τάση), το οποίο στη συνέχεια μεταδίδεται στο σύστημα ελέγχου. Το σύστημα μέτρησης παραμόρφωσης (όπως ένα εκτασιόμετρο) καταγράφει ταυτόχρονα την επιμήκυνση (ή συστολή) του δείγματος, η οποία επίσης μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα και μεταδίδεται στο σύστημα ελέγχου.
Επεξεργασία Δεδομένων και Έξοδος Αποτελεσμάτων
Το σύστημα ελέγχου μετατρέπει τα σήματα δύναμης και παραμόρφωσης (π.χ., δύναμη σε N ή kN, παραμόρφωση σε mm ή ποσοστό) και σχεδιάζει μια «καμπύλη δύναμης-παραμόρφωσης» (ή «καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης») σε πραγματικό χρόνο.
Οι βασικές παράμετροι υπολογίζονται με βάση τα χαρακτηριστικά της καμπύλης:
Αντοχή σε εφελκυσμό = μέγιστη δύναμη εφελκυσμού ÷ αρχική διατομή του δείγματος;
Επιμήκυνση = (μήκος μετά τη θραύση - αρχικό μήκος) ÷ αρχικό μήκος × 100%;
Όριο διαρροής: υπολογίζεται από τη δύναμη που αντιστοιχεί στο επίπεδο διαρροής στην καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης.
Δημιουργείται μια αναφορά δοκιμής που περιέχει την καμπύλη και τις παραμέτρους, υποστηρίζοντας την αποθήκευση δεδομένων, την εκτύπωση ή την εξαγωγή.
 

III. Βασικά Τεχνικά Χαρακτηριστικά

Έλεγχος Ακρίβειας: Ακριβείς μετρήσεις δύναμης και παραμόρφωσης εξασφαλίζονται μέσω αισθητήρων υψηλής ακρίβειας (σφάλμα ≤ 0,5%), ενός συστήματος σερβοκίνησης (ακρίβεια ελέγχου ταχύτητας ≤ ±1%) και ελέγχου ανάδρασης κλειστού βρόχου. Ευελιξία: Με την αντικατάσταση εξαρτημάτων και αισθητήρων, μπορούν να πραγματοποιηθούν διάφορες δοκιμές όπως τάση, συμπίεση, κάμψη, διάτμηση και αποκόλληση για την προσαρμογή σε διαφορετικά υλικά και πρότυπα.
Αυτοματισμός: Οι σύγχρονες μηχανές δοκιμής εφελκυσμού είναι συχνά εξοπλισμένες με λογισμικό υπολογιστή που υποστηρίζει αυτόματη φόρτιση, αυτόματη ανίχνευση θραύσης και αυτόματο υπολογισμό αποτελεσμάτων, μειώνοντας το ανθρώπινο λάθος.

Εν συντομία, η ουσία μιας μηχανής δοκιμής εφελκυσμού είναι να μετατρέψει τη «μηχανική συμπεριφορά» ενός υλικού υπό τάση σε «ποσοτικοποιήσιμα δεδομένα», παρέχοντας μια επιστημονική βάση για την επιλογή υλικών, τον ποιοτικό έλεγχο και την ανάλυση επιστημονικής έρευνας. Είναι ένα βασικό εργαλείο για τη δοκιμή των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών.