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您的试验机是该修了还是该换了?

点击次数:122 发布时间:2022-06-29

万能试验机(UTMs)是非常可靠耐用的工具——能够一周工作7天,每天进行数百次试验,承受试样在高达

5kN50kN、甚至600kN及以上的载荷下发生断裂时所产生的能量冲击。然而,和真的驮马一样,经过数年或数十年的工作,试验机最终会变旧、磨损,不再像新机一样可靠,性能也不可同日而语——但是,你会把它放在一边,置之不理?或者,你会对其翻新升级,让其保持可靠运行——可能会更胜从前?


认识系统组件
万能试验机(UTMs)已问世愈80年,最常见是机电试验系统。机电试验系统可用于进行拉力、压缩、挠曲(弯曲)和部件试验,按设计可分为两大部分:机架和控制器。

试验机机架是系统机械部分的主体。承载机架一般由两个带有旋转丝杠的立柱构成,可垂直上下移动横梁。更为坚固的系统配有导柱,以加强结构刚度、提高对中性能。载荷传感器(测压元件)安装在移动横梁或底座上。夹头、压盘或其他装置装在载荷传感器和底座上,构成测试加载字符串。移动横梁在试验期间的行程,一般用编码器识别。其他传感器,例如引伸计或LVDT,也可用于测量试验试样或组件的实际位移。

控制器可视为是系统的大脑。控制器配合其他配件,例如免费的黄片软件环境箱和高温炉,对机架和传感器进行监控。控制器也可与计算机联结,按预定的试验方法进行控制、收集数据、分析和报告。

好零件变坏时

有时,系统部件会出现故障。连续使用的关键部件包括功率放大器和电机。功率放大器是试验系统的主要驱动装置,能够吸收大量功率来驱动电机。功率放大器是常用部件,使用10~15年就会出现故障——多数情况下,原装供应商无法再提供原装产品。目前,试验系统制造商面临的一大问题是,OEM供应商淘汰部件的速度越来越快,尤其是处理器芯片或显示器之类的电子部件。在此情况下,可选择修理或使用翻新部件,完全兼容的替代部件可能有现成的,或者需要经过设计和测试以符合替换需求。尽管大多数试验系统制造商都想方设法保证系统继续运行,但对制造商和顾客而言,因故障时间和成本消耗等因素而使这些选择难以付诸行动。


何时考虑翻新改良

简单地说,翻新是对老旧试验系统的升级。有时,翻新只是拆除控制器部分,换成时下先进的版本。更为常见的翻新是更换易出错或过时的关键部件,例如电机或功率放大器。翻新时,其他需要考虑重要因素是,升级后,系统是否需要满足当前行业标准的要求。现今,大多数翻新是加装新软件和预置试验方法的计算机,较大程度地实现试验过程、数据分析和报告的自动化。


系统控制器较当前的行业标准越来越落后,或者与越来越新的配件不兼容时,多数用户都会考虑对系统进行翻新。例如,20年前认为20/秒的数据采集速率很快,而现在的系统,试验数据采集高达2.5 KHz——试验曲线轮廓清晰度更真、显示的兴越点更多、试验结果更精确。而许多老旧的控制器与装有新操作系统的计算机不兼容。


老旧的控制器可能不具备按新试验标准进行试验所需的处理能力和反应时间。例如,ISO 6892-1:2009“金属材料——拉伸试验ASTM E8-15“金属材料拉伸试验标准试验方法对闭环应变速率控制规定了限制程度较高的应变速率和公差,老旧的控制器和软件一般都无能为力。


有些老旧的试验机架,通用试验接口和运转机制与实验室内其他新型试验系统的相同,翻新是让其重新焕发生机比较经济的方法——无需购买全新的试验机。翻新后,实验员无需改变操作方式就可操作所有试验系统——因而提高了效率、减少了对实验员的培训、降低了用户错误、提高了试验结果的一致性。现有的载荷传感器、夹头和其他配件得以保留,节省了原始投资。


翻新没有万全之策

翻新的风险和优势并存。要知道,世上根本没有对所有试验系统(无论生产商是谁)都起效的翻新方案。


首先应考虑翻新的内容有什么。对于老旧的系统,近、中期内有故障风险的零件应包含在内,例如功率放大器。安全同样是必须考虑的重要问题。检查新的急停开关等安全部件,确保符合新行业标准的要求。另外,确保系统翻新后,现有的安全装置未被禁用或拆除。例如,如果一级限位开关出现故障,次级或二级限位开关能够保护系统的移动横梁不至于在两个方向上移动超限,是一级限位开关的后备。


翻新方案应完全与原装试验系统的动态性能相匹配。换用的功率放大器或电机,电流和电压应大小相适。功率放大器或电机如果不够大,性能就会欠佳;相应地,试验系统将无法达到满载荷能力或最大试验速度,可能会因过载而过早出现故障。大部件能够奏效,但这种设计缺陷意味着大材小用。


最重要的是,控制系统必须调试得当,以便运行稳定,性能佳,从而确保系统指令和反馈环路处于好的设定。进行调整时,需要知道并输入正确的PID控制参数(比例范围/增益、积分增益/重置、微分增益/速率)。系统如果调试不当,好一点的情况是会导致性能欠差;但在最坏的情况下,会导致严重的安全问题,包括试验速度不准确、试验读数不精确,电机振动、机器不稳、振动、横梁突然移动、试验极限超限、关机时机器无法及时停机等等。


当然,市场上有专门提供翻新服务的第三方机构,但在这方面,原装系统制造商只承认他们对原装产品设计的*佳参数以及固有的安全装置。例如,进行翻新的第三方可能会拆除系统的原装外壳或外罩,以便安装自己新的翻新零件——没有认识到这些拆除件实际上是射频屏蔽构件(用以阻挡射频干扰的影响)。


另外,现有的传感器,例如载荷传感器和引伸计,必须具有电气兼容性,能够通过适配器与新的控制器相连,并且能够利用电气方法进行正确的校准、配平和读数。


 

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