
橡胶材料是国民经济多个领域中不可或缺的核心基础材料,从日常接触的汽车轮胎、密封胶条、鞋底材料,到工业领域使用的传动带、减震衬垫,再到医用领域的橡胶导管、防护制品,橡胶材料的力学性能直接决定了终端产品的使用寿命和安全表现。其中拉伸强度是衡量橡胶材料力学性能的核心指标之一,精准可靠的拉伸强度测试是保障橡胶产品质量合规、符合行业应用要求的关键环节。BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机作为专业针对橡塑类软质材料测试研发的高精度检测设备,凭借稳定的控制性能、丰富的测试功能和广泛的适配能力,已经成为材料实验室、生产质控部门、科研院校开展橡胶类材料力学性能检测的常用设备。
一、设备核心工作原理
BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机的控制系统以ARM和CPLD双处理器为核心运行平台,搭载高达72MHz主频的ARM CortexM3处理器,为设备提供强大的实时运算和闭环控制能力。整套数据采集系统采用分布式同步采集架构,采集频率最高可达120Hz,通频带不低于20Hz,支持6通道同步数据采集,其中包含3个模拟信号通道和3个数字信号通道,采样分辨力大于300000码,能够精准捕捉橡胶材料在拉伸过程中微弱的力值、变形波动,避免常规低采样率设备错过橡胶材料拉伸过程中的微小特征点,比如小力值下的蠕变趋势、屈服阶段的细微应力波动。
设备控制层面采用自适应PID闭环控制算法,首次实现了力、位移、变形三个维度的精确数字三闭环全控制,控制精度远高于相关行业标准规定的要求,也明显优于同级别常规试验机的控制水平。在闭环试验全程运行过程中,系统内置实时保护和自愈功能,一旦出现运行参数超出预设阈值的异常情况,系统会自动触发保护逻辑,自主调整控制参数修正运行状态,完全避免试验机行业常见的“飞车”失控事故,保障测试人员安全和试样、夹具不受意外损伤。
设备控制器与上位机之间采用USB2.0通讯协议完成数据交互,既满足了高速试验数据传输的需求,也保证了通讯链路的高可靠性,不管是搭配台式电脑还是便携式笔记本电脑都可以快速完成连接适配,通讯链路抗干扰能力极强,完全可以在复杂的强干扰工业环境下支持长时间不间断连续试验,不会出现数据丢包、通讯中断的问题。
搭载在控制器之上的DEPEX3.0万能材料试验机专用软件,完全以材料测试的实际需求和现行行业标准为研发基础,依托成熟的底层代码技术打造,整体软件运行流畅快速,占用系统资源极少,软件界面可以自适应不同分辨率的显示屏幕,老旧的商用办公电脑也可以流畅运行,完美适配Windows XP、Windows 7、Windows 8.1等多个主流操作系统,不需要额外升级硬件配置就可以正常开展试验。
橡胶拉伸强度测试的核心逻辑是:将标准尺寸的橡胶试样两端牢固夹持在试验机的上下夹具之间,按照标准预设的恒定速度驱动横梁移动对试样施加轴向拉伸力,整个过程中力传感器实时采集试样受到的拉伸力值,位移传感器和引伸计/大变形装置同步采集试样的位移和变形数据,系统自动将采集到的原始数据按照预先设置的标准公式进行运算处理,最终输出橡胶材料的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量等所有要求的性能参数,同步全程记录所有试验过程曲线,完整复现橡胶从初始受力到断裂失效的全流程力学变化规律。
二、设备核心特点与硬件配置优势
BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机在硬件设计上充分针对橡胶材料测试的特殊需求进行优化,整机具备多项独有特点,全面适配橡胶类低模量、大变形材料的测试要求,同时也兼容金属、非金属等各类常规材料的拉伸、弯曲、压缩类试验:
主机配置3个独立的模拟传感器通道,分别对应力、变形、扩展通道,除了常规的拉力传感器、引伸计接入之外,预留的扩展通道可以根据测试需求接入额外的压力传感器、特殊力值传感器,满足橡胶压缩永久变形、撕裂强度等拓展测试场景的传感器接入需求,不需要额外更换主机硬件就可以完成测试功能扩容。
主机配置3个独立的光电编码器接口,其中两个接口专门用于大变形测量,剩余一个接口用于位移测量。橡胶材料在拉伸测试中通常会产生百分之几百甚至过千的大伸长量,普通引伸计根本无法适配这类大变形场景,专用的大变形测量装置搭配对应的光电编码器接口,可以全程精准追踪橡胶试样标距段的变形变化,不会因为试样拉伸量过大超出引伸计量程导致数据失效,从硬件层面保障橡胶大变形测试的数据准确性。
程序采用完全开放的数据库结构定义试验方法,标准软件配置中已经内置了国标GB/T 228.1-2010、GB 7314-2005等通用试验方法,同时支持完全根据不同用户的细分行业测试要求,定制开发专属的特殊试验方法,比如橡胶专用的GB/T 528拉伸试验方法、GB/T 529撕裂强度试验方法等,都可以直接在开放的数据库架构中完成添加和适配,不需要修改底层软件代码,灵活适配不同行业、不同场景的测试需求。
试验力值全程分辨率恒定,全程可以实时显示拉试验力、压试验力的最大值,最小分辨率可以根据不同橡胶材料的测试精度要求自行设定,系统支持力传感器的自动校准和自动检定操作,从试验起始点到满量程力值,全程分辨率保持一致,不会出现常规试验机低量程段分辨率不足、高量程段精度下降的问题,小力值下的微弱力值变化也可以被精准识别,完全适配软质橡胶材料小力值阶段的高精度测试要求。
变形测量全程分辨率恒定,全程可以实时显示变形最大值,最小分辨率可以根据测试需求自行设定,支持变形测量通道的自动校准和自动检定,从初始零点到满量程变形,全程分辨率保持完全一致,不会因为橡胶试样变形量逐渐增大出现变形测量精度大幅下降的问题,哪怕是伸长率超过1000%的高弹性橡胶材料,也可以精准获取全段变形数据。
系统同时同步记录多组试验曲线,覆盖力-时间、变形-时间、位移-时间、应力-时间、应变-时间、力-变形、力-位移、应力-应变等所有常用曲线类型,依托高速采样和实时处理能力,所有曲线的查看切换完全无延迟,针对曲线的放大、移动、遍历等所有操作,都不会出现任何画面滞后或者曲线不连贯的情况,测试人员可以随时切换不同曲线维度,观察橡胶材料在拉伸不同阶段的性能变化规律,比如从力-位移曲线查看整体拉伸行程,从应力-应变曲线分析橡胶的弹性阶段特性,相互印证校验试验结果的合理性,避免单一曲线维度下的数据误判。
系统采用人机交互的方式分析计算测试材料的各类机械性能指标,试验运行结束之后,系统会自动依据预设的试验方案逻辑计算弹性模量、屈服强度、塑性延伸应力等各类参数,不同试验方法对应的自动分析参数会自动适配调整,完全匹配对应标准的计算要求。在自动分析的基础上,用户还可以手动对分析结果进行修正,针对部分橡胶材料拉伸过程中出现的异常曲线拐点、干扰噪点,人工调整结果点的位置,进一步提升最终试验结果的分析准确性,避免自动识别算法因为特殊试样特征出现的识别偏差。
所有试验数据全部采用专业数据库管理方式,试验完成之后所有的原始试验数据、全流程曲线信息都会自动完成保存,不会因为电脑意外断电、软件闪退导致数据丢失,所有历史试验数据都可以通过数据库索引快速检索调用,长期存储也不会出现数据错乱损坏的问题。
系统提供多种报表打印接口,用户完全可以根据自身的实验室报告格式要求,自主编辑任意格式的试验报表,自定义需要展示的参数项、单位、曲线排版位置,编辑完成的报告可以直接打印输出,不需要二次手动排版调整,大幅提升试验后的数据整理效率。
三、DEPEX3.0软件全功能详解
作为BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机的核心操控载体,DEPEX3.0软件围绕材料测试的全流程需求搭建了完整的功能体系,从测试前的参数设置、试验运行中的实时控制,到试验后的数据分析、报告输出,每一个环节都做了针对性的功能优化,适配橡胶拉伸测试的全场景需求。
3.1 软件基础测试参数能力
软件内置了完整的力学参数计算逻辑,能够自动测试材料的弹性模量E、上屈服强度、下屈服强度、抗拉强度Rm、规定塑性延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度、规定非比例延伸力Fp0.2、规定非比例延伸强度Rp0.2、最大力Fm、最大力总延伸ΔLm、断裂总延伸率、能量吸收、剥离力、剥离强度等几十种力学性能参数,完全覆盖橡胶材料测试过程中所有常用的性能指标,不需要试验人员手动进行人工换算,所有参数都可以基于原始采集数据自动运算得出,大幅降低人工计算的误差概率。
3.2 多曲线显示与分析功能
针对多组曲线的查看对比需求,软件专门设置了多图显示模式,可以同时选择显示力-时间、变形-时间、位移-时间、应力-时间、应变-时间、力-变形、力-位移、应力-应变当中任意指定的三组曲线,三个曲线窗口同步实时展示试验过程中的数据变化,测试人员可以同时从多个维度对比观察橡胶试样的拉伸状态,比如一边查看力值的上升变化,一边同步观察变形的增长速率,及时发现试验过程中出现的异常装夹打滑、试样提前断裂等问题。
针对试验结果和曲线分析,软件提供了完整的操作工具:支持直接在曲线界面预先设置曲线坐标参数,也可以在试验运行过程中在线临时调整曲线显示的坐标范围,同时支持曲线的任意平移、缩放操作,想要观察某一段局部曲线的细节特征,只需要鼠标选择对应区域就可以快速放大查看,精准定位橡胶拉伸过程中的微小拐点;所有试验数据都可以通过曲线遍历功能逐点查看每一个采样时刻对应的力、变形、位移原始数据,也可以启动曲线回放功能,完整复现整个试验的运行流程,还原试验过程的全部细节;用户还可以直接在曲线上选中、修改、保存关键结果点,针对橡胶材料可能出现的曲线异常特征,自主调整结果点的选取位置,保证分析结果符合材料的真实性能表现。
3.3 试验报告与数据管理功能
软件完全支持Word和Excel两种常用格式的试验报告输出,内置报告定制、预览、导出、输出的完整功能,用户可以完全自定义报告的头部单位信息、参数排版顺序、曲线插入位置,编辑好的报告模板可以直接保存复用,后续试验完成之后直接一键导出即可,不需要每次重新调整报告格式。
试验数据全生命周期的管理功能也十分完善:支持按照多种条件查询历史试验数据,可以直接删除不需要的无效试验记录,新的试验完成之后系统自动完成所有数据的本地保存;针对批量试验过程中因为临时断电、软件意外关闭导致未完成的试验批次,软件支持恢复功能,直接接续之前的批量试验流程继续开展后续测试,不需要从头重新录入所有试样参数,大幅提升批量橡胶试样测试的工作效率。
3.4 配套辅助功能
试验机配套的手控器功能和软件界面上的所有运动控件功能完全一一对应,用户既可以通过鼠标点击软件界面的按钮完成横梁升降操作,也可以通过手控器近距离操作调整横梁位置,在装夹橡胶试样的过程中,可以近距离微调上下夹具的间距,操作更加灵活方便。
软件自带加密工具功能,管理人员可以通过加密工具设置控制器的使用期限,适配设备租赁、阶段性项目测试等特殊场景的使用需求;系统的单位参数设置完全开放,用户可以根据不同行业的测试习惯,自主添加任意需要的力值、变形、应力单位,不需要受默认内置单位的限制;针对不同测试标准对试验结果数值的修约要求差异,软件支持根据标准要求对每一个结果项设置对应的修约规则,自动完成结果的数值修约,直接输出符合对应标准精度要求的试验结果,省去人工修约的步骤,避免人工修约的出错概率。
四、设备全界面操作指引
为了方便不同操作熟练度的用户快速上手使用,DEPEX3.0软件的所有界面功能都做了清晰的分区设计,每一个操作区域的功能指向都简单明确,不需要复杂的学习过程就可以熟练操作,下面对所有核心界面逐一进行说明:
4.1 主界面核心区域说明
软件主界面主要划分为菜单栏、试验参数显示区、试验状态显示区三个核心区域,所有试验操作的核心功能都集中在主界面区域。试验参数显示区当中,每一个窗口展示的参数名称、单位、显示数据的小数点位数,都可以由用户根据自身的查看需求自主选择设置,只需要在想要更换的选项位置点击鼠标右键,就可以调出所有可选的参数选项,切换到自己想要展示的参数内容,比如做橡胶拉伸试验的时候,优先设置显示力值、变形、位移、应力、应变五个核心参数,不需要的参数可以临时隐藏,界面展示更加简洁直观。
菜单栏是整个程序的控制中心,统一负责管理文件信息、设备硬件配置、手控盒参数设置、PID控制参数调整、试验标准选择、修约规则定义、参数单位设置等所有底层配置操作。需要注意的是,当设备完成联机操作之后,设置菜单当中的校准、检定和权限设置选项会自动变为灰色不可点击状态,避免试验运行过程中误操作修改校准参数,保障测试数据的稳定性。菜单栏始终固定在屏幕最上方,不管当前打开哪个子界面,都可以随时点击菜单栏切换功能页面,操作十分便捷。
试验控制及状态栏集中展示试验的实时运行状态,同时集成了所有试验过程中的快捷操作按钮:
可以直接设置横梁的移动速度,速度单位为mm/min,这个速度既可以用来装卸试样的时候调整横梁位置,也可以在试验正常运行的过程中动态修改试验的运行速度,实时调整试验进程,这里设置的速度值同时就是“向上移动”“向下移动”两个快捷按钮的默认运行速度。
可以设定横梁的指定移动距离,横梁运行到预先设定的距离之后会自动停止移动,调整夹具间距的时候不需要人工盯着位置停止,设置好距离之后一键操作就可以精准移动到目标位置。
【向上移动】按钮点击之后,电机会按照当前设定的速度驱动横梁向上运行;【向下移动】按钮点击之后,电机会按照当前设定的速度驱动横梁向下运行;【停止】按钮点击之后,电机会立即停止所有运行动作;【开始试验】按钮点击之后,系统自动清零所有相关传感器参数,启动全新一次试验流程;【力回零】按钮点击之后,力传感器会自动恢复到初始受力零点,消除夹具自重、试样初装力带来的力值偏移;【位置回零】按钮点击之后,位移测量通道自动完成回零操作;【全清零】按钮点击之后,所有传感器的显示数值全部重置为零点,消除所有通道的初始偏移;【变形切换】按钮点击之后,试验过程中软件自动切换变形采集数据源,对应试验进程中摘除引伸计的操作,保障摘除引伸计之后数据采集仍然可以正常继续。
如果在程控试验的运行过程中,用户点击了【确认】按钮,系统会自动将程控方式切换为位移控制方式,后续没有完成的程控步骤将不再继续执行,适配试验过程中临时调整控制方式的需求。
4.2 用户参数界面
用户参数界面是试验前录入试样基础信息的核心区域,在A区选择预先已经编辑完成的试验方案之后,界面左侧B区会自动展示选中试验方案的所有简略信息,不需要手动核对方案参数,直接确认方案符合当前橡胶试样的测试要求即可;在C区可以直接添加当前批次测试的所有橡胶试样的基本信息,比如试样编号、试样厚度、试样宽度、标距长度等所有用户参数,所有录入的信息都会自动和后续的试验数据绑定保存,后续查询历史试验记录的时候,可以直接同步调出对应试样的基础信息,不需要单独整理纸质记录。
4.3 单图与多图界面使用说明
单图界面分为曲线显示区和结果显示区两个部分,单图模式下只展示一对X、Y坐标的试验曲线,界面A区是单图曲线显示区域,右键点击对应的坐标轴设置区域,就可以自主更改X轴和Y轴对应的坐标类型,比如设置X轴为应变、Y轴为应力,直接得到橡胶材料的应力-应变曲线;界面B区为结果显示区,分区域展示试验方案中预先编辑好的“用户参数”和“结果参数”,不同背景颜色清晰区分试验前录入的参数和试验后自动计算的参数,避免混淆;界面E区设置了【生成报告】和【曲线分析】两个快捷按钮,也可以用鼠标左键双击曲线显示区域的任意位置,快速在试验结果界面和曲线分析界面之间相互切换。如果是单条试验曲线,还可以在曲线坐标轴区域点击鼠标右键,在遍历状态下手动设置曲线的标注信息,方便标注特殊试验试样的备注信息。
多图显示界面可以同时展示3幅不同坐标的曲线图,如果需要更改多图每一个画面的坐标设置,只需要依次点击【实验方案】-【编辑试验方案】,找到步骤3的坐标设置选项,在坐标设置页面分别更改第二画面、第三画面甚至第四画面的X、Y坐标,确认完成之后点击保存,后续打开多图界面就可以直接显示预设的多组曲线,适配橡胶材料同时对比多维度曲线特征的测试需求。
4.4 复查界面功能
复查功能专门用于对历史存储的试验数据进行查询、二次分析、导出报告,用户可以根据文件名、试验日期、试验方案名称、试样编号等任意条件筛选查询目标历史数据。如果选择按文件查询,点击“浏览”按钮,在系统默认的outputfile文件夹里面选中需要查询的历史曲线文件,点击文件查询界面上的“打开”按钮,再点击“查询”按钮,勾选所有想要查看的曲线记录,最后点击“观看曲线”按钮,就可以直接复现之前完成的所有试验曲线,重新进行曲线分析、导出报告操作,哪怕是几个月前的历史试验数据,也可以随时调取处理,完全不需要担心数据丢失。
五、设备校准操作规范
为了保障橡胶拉伸强度测试的结果长期保持精准可靠,设备的力传感器、位移传感器、大变形测量装置都需要定期进行校准操作,修正传感器长时间使用过程中因为机械磨损、环境变化产生的系数偏移,所有校准操作的流程都统一规范,用户完全可以自主完成校准操作,不需要依赖外部上门服务。
5.1 力传感器校准方法
力传感器校准的核心作用是修正当前力传感器的校准系数,保障全量程力值测量准确,具体操作步骤如下:
第一步,根据当前传感器的量程和日常测试的加载方向,选择对应的【校准方向】,在速度设置选项中设置校准过程中电机切换运行的速度,避免速度过快带来的加载冲击;
第二步,点击【重新校准】按钮,此时界面上的【读数】、【保存系数】按钮会自动变为可用状态;
第三步,在【标准值】列依次输入想要标定的所有标准值点,其中第一个标定点固定默认为0,不允许用户进行修改;
第四步,校准正式开始之前先点击【清零】按钮,此时校准数据的第一段数据会被系统自动填充,从第二段标准值点开始正式进行校准操作;
第五步,根据预先选择好的校准方向,点击界面上的【设定上】或者【设定下】按钮,电机会以用户选定的速度开始运行,加载过程中用户还可以逐步调整速度选择档位,实时调节电机的运行速度,精准控制加载速率;
第六步,当外接的标准力值设备显示已经达到预先设定的标准值时,点击界面上的【读数据】按钮,此时当前的实时力值数据就会被自动记录到对应段号的数据列当中;
第七步,所有标定点全部完成数据采集之后,点击【保存系数】按钮,系统自动更新新的校准系数信息;
第八步,重新执行设备联机操作,新的校准系数就会正式生效,后续所有的力值测量都会采用新的校准系数,保障力值测量精度符合要求。
5.2 位移传感器校准方法
位移传感器校准用于保障横梁移动的距离测量准确,具体操作步骤如下:
第一步,点击【重新校准】按钮,此时界面上的【读数据】、【保存系数】按钮变为可用状态;
第二步,在【标准值】列依次输入想要标定的位移标准值点,同时在位移速度设置栏中设置校准时电机的运行速度;
第三步,校准正式开始之前点击【清零】按钮,将位移初始值重置为零点;
第四步,点击【设定上】或者【设定下】按钮,电机会以预先设置好的位移速度开始运行;
第五步,当外接的标准位移测量设备确认已经到达对应的标准值位置时,点击【读数据】按钮,当前的位移数据就会被自动记录到对应段号的数据列当中;
第六步,所有位移标定点全部采集完成之后,点击【保存系数】按钮更新位移传感器的校准系数信息;
第七步,重新执行设备联机操作,新的位移校准系数就会正式生效,后续位移测量的精度就可以符合测试要求。
5.3 大变形装置校准方法
橡胶材料的大变形测量装置是保障橡胶伸长率测试准确的核心部件,如果对应的大变形设备带有双滑轮标识,还需要额外对双滑轮对应的大变形2通道进行校准,具体校准方法如下:
第一步,点击【重新校准】按钮,此时界面上的【读数据】、【保存系数】按钮变为可用状态;
第二步,在【标准值】列依次输入想要标定的大变形标准值点,同时设置校准过程中的运行速度;
第三步,校准正式开始之前点击【清零】按钮,将大变形的初始测量值重置为零点;
第四步,手动拉动大变形装置的测量标尺,当外接的标准长度测量设备确认已经到达对应的标准值时,点击【读数据】按钮,当前的变形数据就会被自动记录到对应段号的数据列当中;
第五步,所有大变形标定点全部采集完成之后,点击【保存系数】按钮更新大变形通道的校准系数信息;
第六步,重新执行设备联机操作,新的大变形校准系数就会正式生效,后续橡胶大变形伸长率的测量精度就可以完全满足标准要求。
六、试验标准自定义设置方法
BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机的软件内置完全开放的标准设置系统,用户不需要专业编程能力,就可以自主添加、编辑、修改不同行业的测试标准,完全适配各类特殊橡胶材料的测试标准要求。
6.1 标准列表管理
标准列表功能的核心作用是设置试验依据的标准基础信息,所有常用的测试标准都可以添加到标准库当中长期保存,随时调用使用:
【添加】操作:点击【添加】按钮,在标准信息编辑区域输入新标准的全部信息参数,确认信息无误之后点击【保存】,这个新的标准就会被添加到标准库当中。
【修改】操作:用鼠标在标准库列表中选中想要修改的标准项目,这条标准的所有对应信息就会自动显示在标准信息编辑区的对应位置,点击【修改】按钮,编辑填入更新后的标准信息,确认之后点击【保存】就可以完成标准信息的修改。
【删除】操作:删除当前选中的这条标准的所有关联信息,删除之后无法恢复,操作的时候需要谨慎确认。
【查询】操作:在标准信息查询区域输入想要查找的标准代号或者标准名称关键字,点击【查询】按钮,标准库列表中就会自动筛选显示所有符合查询条件的标准项目,快速定位目标标准。
【导出标准】操作:在标准信息列表中选中想要导出的标准项目,点击【导出】按钮,跟着操作向导完成导出步骤就可以把选中的标准导出为独立文件,导出的标准文件默认存放在程序目录下的BackUp文件夹中,用户可以把导出的标准文件备份到其他存储设备,防止标准库意外丢失。
【导入标准】操作:把待导入的标准库文件先备份复制到程序目录下的BackUp文件夹中,在导入界面选择想要导入的标准库文件,跟着向导完成导入操作,就可以把外部的标准文件导入到本机的标准库当中,多台同型号设备之间可以直接通过导入导出标准文件的方式共享所有试验标准,不需要每台设备逐一手动录入。
6.2 试验参数自定义定义
定义参数功能用于给每一个已经添加到标准库的试验标准,自定义配置试验过程中需要使用的所有用户参数和结果参数,为后续试验方案的参数调用提供基础支持。
具体操作方法如下:
【添加参数】操作:在标准信息区域选中对应的标准代号,点击【添加参数】按钮,在参数编辑区域输入对应的参数名称、类型、单位等相关信息,完成之后点击【保存】,就可以给选中的标准添加一个全新的测试参数。
【添加公式】操作:在标准信息区域选中对应的标准代号,接着在参数列表当中用鼠标选中想要配置公式的目标参数,此时【添加公式】按钮就会自动变为可用状态,点击【添加公式】,在参数的公式编辑区域输入符合标准要求的计算公式,确认之后点击【保存】,就可以给这个目标参数设置好对应的运算公式,用户参数类型的参数最多只允许配置一条公式。
【修改】操作分为两种场景:其一,如果要修改参数的基础信息,只需要用鼠标点击参数列表选中想要修改的目标参数,点击【修改】按钮进入参数基本信息的修改状态,编辑修改完成之后点击【保存】就可以完成更新;其二,如果要修改参数的公式信息,用鼠标点击参数列表选中目标参数,接着点击公式列表的对应项目,再点击【修改】按钮进入参数公式信息的修改状态,编辑调整完成之后点击【保存】就可以更新公式内容。
【删除】操作同样分为两种场景:其一,如果要删除某一个参数的全部信息,用鼠标点击参数列表选中目标参数,点击【删除】按钮就可以直接删除和这个参数相关的所有信息,操作需要谨慎确认;其二,如果只想要删除参数当中的某一条公式项目,用鼠标点击参数列表选中目标参数,接着在公式列表里选中想要删除的那条公式项目,再点击【删除】按钮,就可以单独删除这一条公式项目,不会影响参数本身的其他信息。
在参数定义的过程中,所有测试参数被清晰划分为用户参数和结果参数两类。用户参数指的是试验开始之前,需要试验人员手动输入的试样相关基础数据,比如橡胶试样的厚度、宽度、标距长度、试样编号等这类信息;结果参数指的是试验停止之后,软件依据采集到的原始采样数据,按照预先编辑好的公式自动运算得到的结果值,比如拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、最大力等这类参数。
公式编辑界面的表达式区中,用户不需要关注临时变量和等于号的相关设置,重点关注参数类型1、参数类型2两个选项,一共支持四种可选的参数类型:
基本参数:将标准里面要求的结果值或者需要用户输入的试样参数值,拆分成的独立运算单元,统称为基本参数。
扩展参数:已经提前编辑完成保存好的参数,可以直接作为运算因子,参与其他新参数的公式计算。
常量:参数是固定不变的常量,直接等于某一个固定数值,比如圆周率π=3.1415926这类固定值。
temp:公式编辑过程中使用的中间临时变量,用于简化复杂公式的分步运算,用户不需要单独维护这类变量。
表达式区域中的符号选项,支持加、减、乘、除、param、平方根、自然对数、正弦、余弦一共八种运算方式,可以对所有参数完成常用的各类数值运算。其中param符号的作用是,参数名称2对应的值作为参数名称1的附加参数,比如参数类型1选择为基本参数,参数名称1设置为“规定非比例伸长率”,符号选择为param,参数名称2设置为0.02,系统就会自动运算出规定非比例伸长为0.02%时对应的规定非比例伸长力值,完全匹配材料力学性能测试的各类参数计算需求。参数名称的可选内容由前面选中的参数类型决定,如果参数类型是基本参数或者扩展参数,参数名称选择框会自动变为下拉选项,直接在所有已保存的参数列表里选中对应名称即可;如果参数类型选择为常量,参数名称输入框只允许输入纯数字内容;如果参数类型选择为temp,参数名称输入框会自动锁定,用户不需要进行任何操作。
6.3 用户权限管理
系统内置完善的用户权限设置功能,操作方法简单清晰:
【添加】操作:在用户信息区域填写新用户的名称和对应的用户密码,点击【保存】就可以添加一个全新的系统用户。
【修改】操作:在用户列表当中用鼠标选中想要修改的用户条目,再点击【修改】按钮,就可以对该用户的操作权限和用户基础信息进行更改,调整完成之后点击【保存】就可以完成修改。
【删除】操作:直接删除当前选中用户的所有关联信息,该用户将不再拥有系统的登录权限,操作前需要确认不会误删有效账号。
通过用户权限的分级设置,可以实现不同岗位人员的操作权限隔离,普通测试人员只能开展试验操作,无法修改底层校准参数和标准配置,保障设备系统配置的安全性。
七、试验机联机操作与试验方案编辑流程
设备完成所有校准和标准配置之后,就可以正式进入联机准备试验的环节,试验方案是每次试验运行的核心配置文件,提前配置好符合测试要求的试验方案,后续每次测试只需要直接调用,不需要重复设置参数。
7.1 设备联机操作
联机操作的核心作用是建立上位机软件和下位机控制器之间的通讯连接,操作步骤十分简单:
第一步,在设备选择区域选中本次橡胶拉伸试验需要使用的所有传感器设备,选中之后对应的设备参数信息会自动显示在设备信息区域,所有参数和硬件参数中存储的设备信息完全一致;
第二步,点击确定按钮,系统自动尝试和下位机控制器建立通讯连接,通讯成功之后设备直接进入待机状态,就可以开始后续的试验操作。
7.2 全新试验方案添加流程
添加一个全新的试验方案需要依次完成四个步骤的参数配置,每一步的配置选项都可以根据橡胶材料的测试需求灵活调整:
步骤一:基本参数设置
在试验方案选择/编辑的输入框中,输入本次新建的橡胶拉伸试验方案的专属名称,方便后续快速检索调用。
在标准代码下拉选项中,选中该试验方案所依附的对应测试标准信息,保证后续参数计算逻辑完全匹配标准要求。
在方向设定选项中,设定本次试验的加载方向,系统会按照硬件参数中预先定义的空间信息,控制试验过程中横梁的运动方向,橡胶拉伸试验一般设置为拉伸方向即可。
在试验材料形状选项中,设定本次测试的橡胶试样的材料形状,系统会自动根据形状参数运算试样的截面积,异型材类的特殊橡胶试样系统不会自动运算截面积,需要用户手动输入截面积参数。
在变形计算选择选项中,设定试验方案的变形计算数据源,这个设置会直接影响自动结果计算时采用的X轴坐标源,如果试验过程中没有使用引伸计或者大变形装置,这个选项必须设置为“位移”,避免变形数据来源错误导致结果偏差。
开启自动判断断裂功能:试验运行过程中,系统会根据用户提前设定的力值下降比例阈值,自动分析橡胶试样是否已经发生断裂,一旦系统判定试样断裂,就会自动停止试验,不需要人工看守手动点击停止。
配置变形切换功能:试验运行过程中,系统会根据用户的设定,自动分阶段切换变形采集的数据源,采用不同的变形采值策略。如果不确定橡胶试样是否有明显屈服,也无法确认上屈服点是否是屈服段的最大峰值,选择以变形量作为设置方式;如果试验需要测试橡胶材料的n值参数,选择变形量设置方式,同时设置为引伸计的最大变形量,试验运行过程中达到最大力值的时候,手动点击控制界面的变形切换按钮完成切换即可。如果试验方案没有选择使用变形传感器,不需要配置这个功能。
试验控制方式配置,用户可以根据测试需求选择对应的停止条件:
定时间模式:试验运行到预先设定的指定时长之后自动停止试验;
定负荷模式:试验运行到预先设定的指定负荷值之后自动停止试验;
定变形模式:试验运行到预先设定的指定变形值之后自动停止试验;
定位移模式:试验运行到预先设定的指定位移值之后自动停止试验。
预加载功能配置:如果勾选开启预加载,试验正式开始采集数据之前,系统会按照预设的预加载力加载速度,预运行到设定的预加载力大小,除力值之外的位移、变形等其他数据会自动完成清零操作之后,才正式开始记录试验采样值,可以消除橡胶试样装夹过程中产生的初始松弛效应,进一步提升试验数据的准确性。
位移清零、变形清零配置:勾选开启之后,试验正式运行之前,系统自动将位移和变形的测量数值重置为零点,消除初始位置带来的数值偏移。
试验结束自动返回配置:试验完成之后,横梁自动移动回到初始的受力零点位置,用户可以根据橡胶试样的测试需求自主选择是否勾选这个功能。一般情况下不建议开启自动返回功能,尤其是硬质橡胶类试样严禁设置自动返回,避免试样断裂之后横梁高速反向移动带来的安全风险。如果确实需要开启自动返回功能,还需要单独设置自动返回的运行速度,根据实际测试需求调整到安全合理的数值。
步骤二:速度设置
在速度设置页面,用户可以按照对应测试标准的要求,选择位移控制方式设置试验全程的运行速度,比如橡胶拉伸试验的常用标准GB/T 528规定的试验速度一般为500mm/min,直接在速度设置栏中输入对应的数值,确认保存之后,后续试验运行的时候就会按照设定的恒定速度运行,完全匹配标准的速度要求。
步骤三:坐标设置
在坐标设置页面,用户可以根据测试需求选择对应画面的曲线坐标和单位,其中主画面的坐标既是单图曲线的默认显示坐标,同时也是最终报告里面展示的曲线图的默认坐标,一般橡胶拉伸试验可以将主画面设置为X轴为应变、Y轴为应力,生成的应力-应变曲线可以直接放到最终的测试报告当中,满足大多数场景的报告展示要求。
步骤四:用户参数与结果参数配置
配置用户参数的操作步骤为:首先在用户参数列表中选中需要添加的参数名称,给该参数选择对应适配的单位,勾选是否允许设置默认值选项之后,就可以给这个参数预先设置一个常用的默认值,试验过程中用户仍然可以根据实际的试样尺寸手动修改该参数的数值,确认所有参数都添加完成之后点击保存即可。
配置结果参数的操作步骤为:在结果参数列表中选中需要添加的参数名称,给该参数选择对应的单位,勾选结果判定选项之后,还可以给这个参数设置合格的下限值和上限值范围,试验完成之后系统自动对计算得到的结果进行判定,如果结果数值小于下限值或者大于上限值,结果显示区域会直接标注该结果为不合格,不需要人工逐一核对结果是否符合产品标准要求,所有参数添加完成之后点击保存即可。
修改已有的
试验方案的时候,只需要在试验方案选择/编辑的下拉列表中选中想要修改的目标方案,按照步骤逐一调整参数,确认所有设置无误后点击保存,完成更新即可。这里需要特别注意,不建议随意更换试验方案所依附的关联标准,一旦切换关联的标准代码,原本为该方案预先配置好的所有用户参数和结果参数信息都会被直接清空丢失,后续需要重新手动录入配置,严重影响日常测试的工作效率。完成方案配置后退出编辑界面,后续开展同类型橡胶拉伸测试时,直接在用户参数界面选中该预存的试验方案,所有预设参数就会自动加载,不需要重复从零开始录入,大幅降低批量测试的准备时间。
八、橡胶拉伸强度试验标准化实操全流程
基于BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机的硬件特性,结合橡胶材料GB/T 528拉伸试验通用标准要求,完整标准化试验操作流程完全贴合设备硬件能力和软件逻辑,每一步操作都做了针对性的安全和精度优化,哪怕是新手测试人员按照流程逐步操作,也可以得到稳定可靠的试验结果:
提前完成所有开机前准备工作:先确认试验机主机放置在稳固平整的水平试验台面上,底部水平仪处于居中校准状态,没有出现整机倾斜的情况;检查主机的电源接线接地良好,电脑USB通讯线连接紧固没有松动;提前检查夹具的钳口表面清洁,没有残留之前试验留下的橡胶碎屑、油污杂质,钳口咬合面没有明显的磨损缺口,避免装夹橡胶试样的时候出现打滑夹持失效的问题。
按照软件指引完成设备联机操作,在传感器选择列表中选中已经完成校准的10kN拉力传感器、大变形测量装置、位移传感器三个配套设备,点击确定完成通讯连接,等待系统提示联机成功进入待机状态。
在试验方案选择下拉列表中,直接选中提前预存好的“GB/T 528橡胶拉伸试验”专用试验方案,确认关联的标准代码、拉伸速度500mm/min、变形采集源为大变形装置这些核心参数完全符合标准要求,不需要重复修改。
在用户参数界面逐个录入本次待测试的橡胶试样的基础信息,比如试样编号按照生产批次依次排序录入,试样厚度使用测厚仪在试样标距段的三个不同位置测量之后取平均值录入,试样宽度用游标卡尺在标距段不同位置测量取平均值录入,标距长度按照标准要求设置为25mm,所有用户参数录入完成之后点击确认保存。
启动手控器的点动微调功能,缓慢驱动横梁移动,调整上下夹具之间的间距,让间距刚好匹配橡胶试样的初始自由长度,调整到位之后点击软件界面的“全清零”按钮,将力值、位移、大变形三个通道的初始数值全部重置为零点,彻底消除夹具自重、系统初始间隙带来的数值偏移。
橡胶试样装夹操作:先将橡胶试样的上半部分平整放进上夹具的钳口之间,按照从下往上的顺序逐步拧紧夹具固定螺丝,保证试样受力轴线和试验机的拉伸轴线完全同轴,没有出现侧向偏斜的情况,试样的上边缘和夹具边缘完全对齐,保证装夹牢固没有松动;之后再点动微调横梁向下移动一小段距离,让橡胶试样的下半部分平整放进下夹具的钳口之间,同样对齐之后拧紧下夹具的固定螺丝,整个装夹过程保证橡胶试样没有出现初始拉伸或者明显松弛的情况。如果本次试验需要采用哑铃型橡胶试样,提前将大变形测量装置的两个卡爪分别轻轻卡到试样的标距线上,卡爪的夹持力度调整到刚好可以贴合试样表面,不会在橡胶试样表面留下压痕影响正常拉伸。
二次检查所有试验状态:确认夹具完全锁紧没有松动,大变形装置的卡爪和橡胶试样的标距点接触牢靠,试验参数没有出现错漏设置,所有无关人员远离试验机拉伸行程范围,之后点击软件界面的“开始试验”按钮,正式启动橡胶拉伸测试流程。
试验全程运行过程中,测试人员全程在安全距离外观察试验状态:系统按照预设的500mm/min恒定速度驱动横梁移动,自动采集全程的力值、变形、位移数据,实时同步生成应力-应变曲线;当橡胶试样被完全拉断之后,系统通过自动断裂判断功能,根据预设的力值下降比例阈值,自动判定试验完成,即刻停止横梁的拉伸动作,避免横梁继续空行程移动撞击设备限位装置。
试验结束之后,先点击软件界面的“停止”按钮锁定所有运动机构,打开上下夹具取出已经拉断的橡胶试样,取下大变形测量装置,软件自动基于全流程采集的原始数据,按照GB/T 528标准的计算公式,自动运算输出橡胶试样的拉伸强度、断裂伸长率、定伸应力、撕裂力等所有要求的性能参数,所有参数自动完成标准要求的数值修约,测试人员核对曲线没有出现异常打滑、提前断裂的情况,就可以确认该条试验数据有效,自动完成数据存入数据库保存。
如果后续还有同批次的橡胶试样需要测试,只需要重复装夹试样的操作步骤,系统会自动生成后续试样的编号,不需要每次重复录入用户基础信息;全部批次试样测试完成之后,在复查界面选中所有同批次的试验数据,批量计算该批次橡胶试样的拉伸强度平均值、标准差,直接导出定制好的Word格式橡胶测试报告,完成最终的测试交付。
九、设备日常维护与长期运维管理规范
BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机作为高精度力学检测设备,规范的日常维护保养可以大幅延长设备使用寿命,长期保持测试精度稳定,避免不必要的故障停机,降低后续的维修成本,日常运维需要严格遵循以下规范:
日常使用环境管控:试验机主机的工作环境温度需要稳定保持在10℃到35℃的区间之内,避免温度剧烈波动,相对湿度不能超过80%,环境周围不能有强烈的电磁干扰源、腐蚀性气体,避免腐蚀性气体腐蚀传感器的金属弹性元件,也避免强电磁干扰影响传感器数据采集的稳定性;设备长期闲置不用的时候,需要给主机罩上防尘罩,避免灰尘堆积进入传动丝杠、导轨的间隙中,加剧运动部件的磨损。
核心运动部件定期润滑:试验机的滚珠丝杠、线性导轨是横梁平稳运行的核心部件,每运行300个工作小时就需要涂抹一次专用的润滑脂,润滑之前先使用无尘软布清理掉丝杠和导轨表面残留的油污、测试留下的橡胶碎屑,均匀涂抹一层薄薄的润滑脂,之后低速驱动横梁全程往返运行3次,让润滑脂在部件表面均匀分布,保证传动顺畅,避免长期干摩擦运行导致横梁移动出现卡顿异响,影响位移测量的精度。
夹具系统的日常养护:每次试验完成之后,都要及时使用毛刷清理掉夹具钳口表面残留的橡胶碎屑、试验碎屑,避免碎屑堆积在钳口的咬合纹路缝隙当中,降低钳口的摩擦力,后续装夹橡胶试样的时候出现打滑情况;定期检查夹具的锁紧螺丝、销轴的磨损情况,如果发现锁紧螺纹出现滑牙、销轴出现变形磨损的情况,及时更换备用的配件,避免装夹试样的时候出现夹具松脱弹出的安全隐患。
传感器的养护要求:力传感器、大变形传感器都是精密测力元件,严禁在超过满量程120%的外力下长时间过载受力,日常不用的时候不要在传感器下面悬挂重物,也不要用手大力掰动传感器的弹性变形区域,避免传感器出现不可逆的结构性形变,校准系数出现大幅偏移影响测量精度;如果设备需要长距离搬运之前,必须把横梁牢牢锁死固定,传感器做好缓冲防护,避免搬运过程中剧烈撞击导致传感器损坏。
软件与数据定期备份:每间隔一个月的时间,将数据库中所有存储的历史试验数据,通过软件的导出功能导出成独立备份文件,存储到外部的备份硬盘当中,避免电脑系统出现意外崩溃、硬盘损坏的情况,导致积累的大量橡胶试验历史数据全部丢失;定期使用软件的加密工具检查控制器的使用权限配置,没有授权的人员无法随意修改设备的校准参数,保障设备的测试数据可追溯、合规可靠。
定期精度校准计划:按照计量检定的周期要求,每间隔12个月,使用第三方标准力值计量设备、标准长度计量设备,对力传感器、位移传感器、大变形装置三个核心测量部件完成一次全量程校准,出具对应的计量检定证书,确认设备的测量精度持续满足相关标准要求,发现校准系数出现偏移及时按照校准流程修正,保证设备始终处于合格的工作状态。
十、常见异常故障排查与快速解决方法
BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机的硬件和软件都做了高可靠性冗余设计,正常规范使用的情况下很少出现故障,如果遇到常见的异常问题,可以按照对应的排查逻辑自主快速解决,不需要联系售后等待上门维修:
联机的时候提示通讯失败,无法连接下位机控制器:首先检查USB2.0通讯线两端的插口有没有松动,尝试更换电脑的其他USB插口重新插紧;之后检查试验机主机的电源有没有正常开启,电源指示灯是否亮起;如果仍然提示通讯失败,重启试验机主机电源,等待30秒之后再重新启动上位机软件尝试联机,绝大多数通讯异常的问题都可以解决。
试验过程中力值显示出现明显漂移,零点不稳定:首先检查力传感器的接线端子有没有松动,传感器表面有没有滴落液体、粘附上异物增加额外载荷;如果没有异物,点击界面的“全清零”按钮重新重置所有传感器零点,之后重新装夹试样开始试验;如果漂移问题仍然存在,说明传感器的校准系数已经出现偏移,按照力传感器校准流程重新完成一次全量程校准,力值测量即可恢复稳定。
橡胶拉伸试验过程中试样提前从夹具当中滑脱,没有拉断就从钳口滑出:首先检查夹具钳口表面有没有堆积的橡胶碎屑、油污杂质,清理干净之后重新装夹试样,适当增大夹具的锁紧力度,但是注意不要过度拧紧夹具,避免橡胶试样在钳口位置被夹断;也可以在橡胶试样的装夹表面垫上一层防滑的砂纸,增大钳口和试样表面的摩擦力,彻底解决装夹打滑的问题。
大变形装置采集的断裂伸长率测试结果明显偏小,和理论值不匹配:首先检查大变形的两个卡爪有没有在试样拉伸到中段的时候意外脱落,没有跟随试样的标距点同步移动;确认卡爪装夹正常之后,检查大变形装置的校准系数是否已经长期没有更新,按照大变形校准的完整流程重新完成一次全量程校准,即可修正伸长率测量的偏差。
试验运行的时候点击向上或者向下移动按钮,横梁没有任何反应:首先检查软件界面有没有弹出超量程报警、位置限位报警的提示,如果是触发了上下硬限位保护,手动按下控制柜侧面的限位复位按钮,之后点动横梁往反方向移动离开限位位置,就可以恢复正常运动;如果没有任何报警提示,检查手控器的急停按钮有没有被按下,将急停按钮顺时针旋转弹出之后,运动控制就可以恢复正常。
导出试验报告的时候Word或者Excel文件无法正常打开:首先检查电脑上安装的Office办公软件版本,不要使用绿色精简版的Office软件,这类精简版缺少必要的插件支持,无法适配报告导出功能;安装完整的官方正式版Office2010及以上版本的办公软件,重启软件之后就可以正常完成报告导出操作。
十一、多领域橡胶材料适配测试拓展方案
BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机凭借灵活开放的参数自定义能力,除了可以完成通用橡胶材料的常规拉伸强度测试之外,还可以通过简单的夹具更换和试验方案配置,适配几乎所有细分橡胶应用领域的专项性能测试需求,覆盖不同行业的橡胶产品质量检测场景:
汽车工业橡胶零部件测试:针对汽车行业使用的轮胎橡胶、减震衬垫橡胶、密封胶条橡胶这类材料,可以直接配置对应的拉伸试验方案,精准测试材料的耐拉伸强度、反复拉压疲劳性能、定伸永久变形率,验证橡胶材料在长期车载复杂工况下的使用寿命,保障汽车零部件的安全可靠性符合行业准入要求。
医用橡胶制品测试:针对医用橡胶导管、医用橡胶手套、医用防护橡胶材料这类产品,调整试验机的低力值测试参数,按照医用材料相关标准的试验要求,完成拉伸强度、爆破强度、断裂伸长率的测试,保障医用橡胶产品不会在临床使用过程中出现意外断裂,直接保障医疗使用的安全性。
鞋类橡塑材料测试:针对鞋底橡胶、鞋面软质橡塑材料,配置对应的撕裂夹具,直接在试验机上开展撕裂强度测试,测试不同配方鞋底橡胶的耐撕扯性能,验证鞋底材料长期穿着使用不会出现撕裂开胶的问题,满足制鞋行业的产品质控要求。
电线电缆橡胶护套测试:针对电线电缆外层的橡胶护套材料,按照对应的电工材料测试标准设置试验方案,测试护套橡胶的拉伸强度、抗开裂性能,保障电线电缆在长期敷设使用过程中,外层护套不会因为外力拉伸出现开裂,露出内部的导体引发漏电安全事故。
建筑橡胶密封件测试:针对建筑幕墙用的橡胶密封胶条、桥梁支座橡胶材料,配置对应的压缩试验辅具,直接利用试验机的压缩测试能力,测试橡胶的压缩强度、压缩永久变形性能,验证橡胶密封件在长期承压工况下仍然可以保持良好的密封性能,不会出现密封失效漏水的问题。
依托BWN-10kn橡胶拉伸强度试验机强大的核心控制能力和开放的软件体系,用户完全可以根据自身所在行业的特殊测试需求,自主编辑对应的试验方案和参数配置,拓展出更多适配细分场景的测试功能,充分发挥设备的全场景测试潜力,为橡胶材料的配方研发、生产质量管控、成品性能验证提供稳定精准的测试数据支撑,全方位助力橡胶产品的品质提升。




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