電子式萬能試驗機夾具的介紹

建材、石化、航空…..等行業，為材料開發、物性試驗、教學研究、品質管制、進料檢驗、生產線的隨機檢驗等不可缺少的檢測設備。
我們知道試驗機必須具備三個要素：a、有加力裝置 b、有夾具 c、有力值顯示裝置和記錄
可見夾具在試驗機中的重要性，我們通過夾具夾持試樣（或產品），通過加力裝置，力值顯示裝置和記錄來判斷材料（或成品）是否合格

和達到預定的性能指標，沒有可用的夾具，這些就無法判斷。夾具是試驗機中根據材料試樣變化而經常變化的一個部分，不同的材料需要不同

的夾具，它是試驗能否順利進行及試驗結果準確度高低的一個重要因素。合理正確的使用夾具有利於試驗順利的進行。隨著科學技術的發展，

各行各業對材料的要求越來越高，致使新材料不斷的出現,對夾具的設計提出了更高的要求。
夾具根據試驗方法不同，大致可分為：拉伸類夾具、壓縮類夾具、彎曲類夾具、剝離類夾具、剪切類夾具等，其中拉伸類夾具約佔夾具

總量的80％左右。
1、夾具的特點
a．我們知道通過夾具夾持試樣（或產品）對試樣進行加力，夾具所能承受的試驗力的大小是夾具的一個很重要的指標。它決定了夾具結

構的大小及夾具操作的勞動強度的大小，試樣材質有金屬和非金屬之分，形狀有大小之分。材料的成分組成各種各樣，試樣所能承受的試驗力

小到幾十厘牛（如紡織用氨綸絲），大到幾十噸（如普通鋼材等；國內最大的電子式萬能試驗機試驗力為600KN,0.5級機），試樣尺寸小到直徑φ

0.006mm的金絲，大到直徑1m的PVC管材等。這就要求根據不同的試驗力、試樣的形狀大小選擇設計不同的夾具。
b．對夾具材料的要求：
①.對一般的金屬及非金屬試樣,夾具的鉗口直接與試樣接觸，一般都選用優質合金結構鋼，合金高碳鋼（或低碳合金鋼）、冷作模具鋼等，通過

適當的熱處理工藝（淬回火、滲碳淬火等）增加其強度、耐磨性. 有時也在鉗口處鑲裝特種鋼材,或在鉗口表面噴塗金鋼砂等.
②.對一些小試驗力的夾具，與試樣接觸的表面採用粘軟質膠皮等。（例如：塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面。）
③夾具體一般採用優質中碳鋼、合金結構鋼，通過適當的熱處理工藝增加其力學性能。有時為了減輕重量也採用鋁合金等有色金屬及特種金屬

。有時也採用鑄造結構（鑄鋼,鑄鋁等）
c．對夾具結構的要求：
①.夾具的設計主要依據材料的試驗標準及試樣（特指成品及半成品）的型狀及材質。以上所說的試驗標準是指ISO、ASTM、DIN、GB、BS、JIS

…等，還有企業標準、行業標準等，這些標準中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴格的規定，我們可以根據試樣及試驗方法的不同設計不同

的夾具。對於特殊試樣（成品及半成品的）使用的夾具，主要根據試樣的型狀及材質設計夾具。
②.夾具本身沒有固定的結構（如金屬絲可採用纏繞方式夾緊,也可採用兩個平板夾緊，金屬薄板試樣可採用楔形夾緊方式，也可採用對夾夾緊

方式），這和主機有明顯的區別。主機國內、國外的大同小異，而夾具國外的、國內的區別很大，不同公司間也有大的區別。這主要取決於公

司的整體水平，設計人員的經驗的積累。國外的夾具，如INSTRON、MTS、ZWICK等公司的夾具一般做工細緻，可用性較高，但價格較高，處在高

端市場；而我們的夾具，由於涉足行業廣，在國內的市場份額大，在一定程度上可以取代部分國外的夾具，處在中高端市場。但在一些新材料

、特種材料用夾具上，國內與國外水平還有一定差距。
③.夾具本身就是一個鎖緊機構，我們知道機械上的鎖緊結構有：縲紋（即螺紋，螺釘，螺母）、斜面、偏心輪、槓桿等，夾具就是這些結構的

組合體。試驗機用夾具在結構上沒有固定的模式,根據不同的試樣及試驗力大小,在結構上差別很大.（大試驗力的試樣一般採用斜面夾緊結構,

隨試驗力的增加,夾緊力隨之增加，台肩試樣採用懸掛結構等），如果夾具按結構劃分，可分為楔形類夾具（指採用斜面鎖緊原理結構的夾具）

、對夾類夾具（指採用單面或雙面螺紋頂緊原理結構的夾具）、纏繞類夾具（指試樣通過纏繞方式鎖緊的夾具）、偏心類夾具指採用（偏心鎖

緊原理結構的夾具）、槓桿類夾具（指採用槓桿力放大原理結構的夾具）、台肩類夾具（指適用於台肩試樣的夾具）、螺栓類夾具（指適用於

螺栓、螺釘、螺柱等測試螺紋強度的夾具）、90°剝離類夾具（指適用於兩試樣進行垂具，直剝離的夾具）等。這些夾具的結構各有各的優缺

點，例如：楔形夾具，初始夾緊力小，隨試驗力增加。夾緊力隨之增加。對夾夾具，初始夾緊力大，隨試驗力增加。夾緊力隨之減小。
2．如何判斷夾具是否適用:
對夾具適用性的判定很難界定，由於夾具結構的特殊性,對一種夾具,有時我們很難確定它到底更適合那種試樣，但不能說沒有辦法，

有以下幾點供參考：
a．夾具是否使用方便、安全。
b．夾持是否可用，不能有打滑現象。
c．做試驗過程中，試樣斷點好。數據離散性小。（即試樣不斷鉗口、鉗口內、平行段或標距外）
3．如何選擇夾具主要從以下幾方面考慮：
a．根據主機最大試驗力選擇主要夾具。夾具所能承受的最大力必須大於等於主機的最大試驗力。
b．根據非標配置、或擴展配置選一些次要夾具。（例如：擴展配置感測器為10kN，所選次要夾具所能承受的最大試驗力也要為10kN。）
c．根據客戶試樣選夾具。（例如：客戶提供試樣的形狀，最大試驗力等。）
d．建議客戶用什麼樣的夾具。（例如：直徑小於1mm的繩類試樣，包括鋼絲、鐵絲、細線等。你應該明確告訴客戶這種試樣只能採用纏繞式夾

持方法，但試樣延伸率誤差大）。
4．正確裝夾試樣
試樣的正確裝夾對試驗很重要，直接影響試驗的成敗及測試數據的準確性。總的原則是：使試樣（或成品、半成品）的受力作用線盡量與

感測器的力作用線重合。
a.對矩形試樣、脆性試樣來說，裝夾更為重要。對楔形夾具來說，試樣的左、右對中是由夾具保證的，但前後卻容易裝斜，裝斜后在拉伸過程

中試樣兩側受力不均勻，有可能撕裂試樣或斷點差。在裝夾時儘可能的將試樣前後裝平行，平行后再做拉伸。b.在鋼絲類纏繞夾具中，不能出

現線壓線的情況，這樣會造成局部的應力集中，往往會從壓線處斷，造成斷點差。
c.對於搭接試樣，應使搭接面通過感測器的力作用中心，這裡就不一一舉例說明了。
5．夾具現狀及發展趨勢
a.試驗機的發展方向是由制樣檢測向製品（即成品、半成品）檢測方向發展,這就要求與之相適應的夾具由原用於標準試樣試驗的夾具向用於成

品檢測的夾具發展.
b.夾具的使用向高效率，低勞動強度的方向發展。過去的夾具一般採用機械鎖緊，費時費力，勞動強度大，效率低。隨著工作環境的改善，及

大批量試驗（生產流水線隨機抽檢的）需要，夾具的夾緊方式由原來的機械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發展。
c.全自動夾具：從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗，最後出測試報告一次完成。此類夾具成本很高，僅適用於大批量的相同試樣或成品的

測試和檢驗。
d.環境試驗（高低溫試驗）的增多，使用於高低溫的夾具增多。環境試驗（高低溫箱）的增多，給夾具的設計增加了難度。我們知道高溫拉伸

試驗國家標準都有規定：圓試樣用螺紋，板試樣上有孔。由於連接方式固定，所以夾具的設計較為簡單。但高低溫試驗卻不同，它一般是在高

低溫箱中做試驗，它的試樣一般標距短（一般為常溫試樣）。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內，高低溫試驗一般由於試驗機行程受限制（

試驗機在裝標準夾具時行程），這就要求夾具體積小，又要滿足試驗力，又要耐高溫、低溫,一般比較難設計。
e.連續試驗夾具增多。由於過去一般是制樣檢測，試樣的拉伸、壓縮是分開進行的（即拉伸、壓縮是用不同的夾具進行的），而現在成品檢測

越來越多，試樣在同一次試驗中又要受拉伸，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具既做拉伸又做壓縮。
f.特殊行業用試驗夾具增多。隨著科學技術的發展，一些新興的行業對試驗用夾具提出了新的要求，例如要求夾具結構小、無磁性，耐腐蝕（

在溶液中做試驗）等等。
由於試驗機夾具使用的特殊性，以及新材料的不斷出現，夾具的設計一直處在被動的局面。我們每天都會碰到新材料，需要設計新的夾具。我們只有總結過去的成功經驗，來順應新的發展趨勢。