高強度螺栓拉力試驗機的試驗操作步驟

高強度螺栓拉力試驗需嚴格遵循國家標準（如 GB/T 1231《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》、GB/T 228.1《金屬材料 拉伸試驗 第 1 部分：室溫試驗方法》） ，操作步驟圍繞 “A全、J準、規(guī)范" 展開，結(jié)合試驗機的核心系統(tǒng)（夾持、加載、測量、控制），可分為試驗前準備、試件安裝、參數(shù)設置、試驗運行、數(shù)據(jù)處理、設備收尾6 大階段，具體流程如下：

一、試驗前準備階段：確保設備與試件符合測試條件

此階段是保證試驗數(shù)據(jù)準確的基礎，需排查設備狀態(tài)、確認試件合規(guī)性、優(yōu)化測試環(huán)境。

1、試件準備與檢查

1.1按測試需求選取3-5 件同規(guī)格、同批次的高強度螺栓（如 M20×80、性能等級 10.9 級），確保螺栓無表面裂紋、螺紋損傷、銹蝕等缺陷（外觀缺陷會導致局部應力集中，影響抗拉強度判定）。1.2測量并記錄試件關(guān)鍵參數(shù)：（1）螺栓公稱直徑 d（如 M20 的公稱直徑為 20mm）；（2）Y效螺紋段原始標距 L?（根據(jù)螺栓長度確定，通常取 50mm 或 100mm，需用卡尺J確測量，精度至 0.01mm）；（3）計算螺栓橫截面積 A（按公式 A=π×(d?)2/4，d?為螺紋小徑，需查對應螺紋標準，如 M20 的小徑 d?=17.294mm）

2、設備狀態(tài)檢查

2.1精度校準確認：查看力值傳感器、引伸計的校準證書，確保在Y效期內(nèi)（通常校準周期為 1 年，由國家認可的計量機構(gòu)出具），若超期需先校準再使用。2.2核心部件檢查：（1）夾持系統(tǒng)：清潔上下夾具夾持面，檢查螺紋套（與螺栓規(guī)格匹配）是否磨損，楔形夾具的F滑齒是否完好；（2）加載系統(tǒng)：液壓機型檢查液壓油位（需在油標刻度線之間）、油液清潔度（無渾濁、雜質(zhì)），電動機型檢查滾珠絲杠導軌是否潤滑；（3）A全系統(tǒng)：測試急停按鈕（按下后設備立即斷電停機）、A全防護罩（關(guān)閉后才能啟動試驗）、過載保護功能（可通過軟件模擬過載，確認是否觸發(fā)停機）。

3、環(huán)境條件確認

測試環(huán)境需滿足：溫度（10-35℃）、相對濕度（40%-80%），無強烈振動（如附近無大型沖壓設備）、無腐蝕性氣體，避免環(huán)境因素導致傳感器漂移或試件性能變化。

二、試件安裝階段：保證力線對中，避免偏載

此階段是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，力線對中偏差≤1% ，否則會導致抗拉強度測量值偏差（偏載可能使結(jié)果偏高 10% 以上）。

1、夾具與試件匹配

根據(jù)螺栓結(jié)構(gòu)選擇夾具：若為帶頭部螺栓（如大六角頭），上夾具選用楔形夾具（夾緊螺栓頭部，確保頭部不打滑），下夾具選用與螺栓規(guī)格匹配的螺紋套夾具（將螺栓螺紋端擰入螺紋套，擰入深度≥2 倍公稱直徑，避免螺紋受力不足導致斷裂）；若為全螺紋螺栓，上下夾具均用螺紋套。

2、試件安裝步驟

2.1啟動試驗機電源，升起移動橫梁（液壓機型通過油缸頂起，電動機型通過伺服電機驅(qū)動絲杠），預留足夠安裝空間；2.2將螺栓頭部放入上夾具，手動或通過液壓夾緊上夾具（夾緊力以螺栓不松動為宜，避免過度夾緊壓傷頭部）；2.3調(diào)整下夾具高度，將螺栓螺紋端擰入下夾具螺紋套，確保螺栓軸線與上夾具中心線對齊；2.4若試驗機帶球面調(diào)心座，微調(diào)調(diào)心座角度，觀察螺栓是否垂直（可通過直角尺輔助判斷），Z終保證力線與螺栓軸線重合。

3、引伸計安裝

3.1選擇與螺栓原始標距匹配的引伸計（如標距 50mm 對應 50mm 量程引伸計），清潔引伸計夾持爪和螺栓Y效螺紋段（無油污、雜質(zhì)）；3.2將引伸計的兩個夾持爪分別固定在螺栓Y效螺紋段的兩端（避開頭部和螺紋套夾持區(qū)），夾持力度適中（過松會打滑，過緊會壓傷試件）；3.3打開引伸計電源，檢查數(shù)據(jù)是否歸零（若有偏移，通過軟件清零），確保引伸計與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正常通信。

三、試驗參數(shù)設置階段：匹配標準要求，定義測試邏輯

通過控制系統(tǒng)軟件設置參數(shù)，確保加載方式、數(shù)據(jù)采集頻率符合標準，避免因參數(shù)錯誤導致試驗無效。

1、軟件啟動與試件信息錄入

打開試驗機控制軟件（如 “W能材料測試系統(tǒng) V3.0"），新建試驗任務，錄入試件信息：螺栓規(guī)格（M20）、性能等級（10.9 級）、材質(zhì)（42CrMo）、原始標距（L?=50mm）、橫截面積（A=238.7mm2）、試驗人員等。

2、加載參數(shù)設置

2.1加載方式：按 GB/T 228.1 要求，選擇 “位移控制加載"（彈性階段加載速度 2-5mm/min，屈服后可提高至 5-10mm/min），或 “力控制加載"（彈性階段應力速率 20-60MPa/s）；2.2停機條件：設置 “斷裂停機"（螺栓斷裂后自動卸載），或 “Z大載荷后停機"（當載荷達到Z大值后，繼續(xù)加載至螺栓伸長率 10% 后停機，適用于不易斷裂的試件）；2.3數(shù)據(jù)采集頻率：設置為 100-500Hz（確保捕捉屈服點、Z大載荷等關(guān)鍵數(shù)據(jù)點，避免遺漏）。

3、曲線與結(jié)果設置

3.1選擇需實時顯示的曲線：“力 - 位移曲線"（直觀判斷屈服階段）、“力 - 時間曲線"（監(jiān)控加載穩(wěn)定性）、“應力 - 應變曲線"（計算彈性模量）；3.2設置自動計算參數(shù)：抗拉強度（σ_b = Z大載荷 F_b/A）、屈服強度（σ_s = 屈服載荷 F_s/A，若為無明顯屈服，取 σ_0.2 = 規(guī)定非比例延伸率 0.2% 對應的應力）、斷后延伸率（A=(斷后標距 L_u-L?)/L?×Y00%）。

四、試驗運行與監(jiān)控階段：實時觀察狀態(tài)，確保A全與數(shù)據(jù)Y啟動試驗后需全程監(jiān)控，及時處理異常情況，避免設備損壞或數(shù)據(jù)無效。

1、試驗啟動前確認

1.1檢查所有人員已遠離測試區(qū)域（螺栓斷裂時可能產(chǎn)生碎片），關(guān)閉A全防護罩；1.2再次核對參數(shù)（加載速度、停機條件、試件信息），點擊軟件 “預加載"（施加小載荷，如 5% 額定載荷，確認力值傳感器、引伸計數(shù)據(jù)正常，無異常波動）。

2、正式試驗運行

點擊 “開始試驗"，試驗機按設定參數(shù)加載，實時觀察軟件曲線：2.1彈性階段：力 - 位移曲線呈線性增長，若出現(xiàn)非線性波動，可能是夾具打滑或引伸計松動，需立即停機檢查；2.2屈服階段：力值增長放緩或保持不變，位移持續(xù)增加，軟件自動識別屈服點并記錄屈服載荷 F_s；2.3強化與斷裂階段：屈服后力值再次增長至Z大值 F_b（抗拉載荷），隨后載荷下降，螺栓開始頸縮，Z終斷裂，設備自動卸載。

3、異常情況處理

3.1若出現(xiàn) “過載報警"（載荷超過量程 110%），立即按下急停按鈕，檢查螺栓是否偏載或參數(shù)設置錯誤；3.2若引伸計數(shù)據(jù)歸零或波動過大，停機檢查引伸計夾持狀態(tài)，重新安裝后需重新開始試驗；3.3若螺栓在夾具處斷裂（非Y效螺紋段），說明夾具安裝不當（如螺紋套擰入深度不足），需調(diào)整夾具后重新測試。

五、數(shù)據(jù)處理與報告生成階段：驗證數(shù)據(jù)Y效性，輸出規(guī)范報告

試驗結(jié)束后需核對數(shù)據(jù)、分析斷口，確保結(jié)果符合標準，避免無效數(shù)據(jù)輸出。

1、數(shù)據(jù)初步核對

1.1軟件自動生成試驗數(shù)據(jù)：屈服載荷 F_s、Z大載荷 F_b、斷后標距 L_u（需手動測量，用卡尺量取斷裂后試件的標距長度）、延伸率 A、抗拉強度 σ_b；1.2驗證數(shù)據(jù)合理性：如 10.9 級 M20 螺栓的抗拉強度標準值≥1040MPa，若測試值遠低于此（如 800MPa），需排查試件是否為不合格品或試驗過程是否存在偏載；若遠高于此（如 1300MPa），需檢查力值傳感器是否校準。

2、斷口分析

2.1觀察螺栓斷口：正常斷口應為 “杯錐形" 或 “平斷口"，斷口位置在Y效螺紋段，且無明顯夾雜、裂紋等缺陷；2.2若斷口在夾具夾持區(qū)（如頭部與桿部過渡處），說明力線不對中或夾具夾緊力不足，試驗數(shù)據(jù)無效，需重新測試。

3、報告生成與保存

3.1軟件自動生成試驗報告，包含：試驗標準、試件信息、加載曲線、原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果、斷口照片（可選）；3.2審核報告無誤后，保存為 PDF 或 Excel 格式，按編號歸檔（如 “20240509-M20-10.9 級 - 001"），便于后續(xù)追溯。

六、設備收尾階段：維護設備，確保下次使用

試驗結(jié)束后需清潔、潤滑設備，關(guān)閉電源，避免部件損壞。

1、試件與引伸計拆除

待設備W全卸載后，打開A全防護罩，先拆除引伸計（輕拿輕放，避免碰撞夾持爪），再松開上下夾具，取出斷裂的螺栓試件（若溫度較高，需戴手套，避免T傷）。

2、設備清潔與潤滑

2.1用抹布清潔上下夾具夾持面（Q除殘留的金屬碎屑、油污），若螺紋套有磨損，需更換同規(guī)格螺紋套；2.2對電動機型的滾珠絲杠、導軌涂抹潤滑油（按設備說明書選用型號，如 32 號液壓油），液壓機型檢查液壓油位，若不足需補充。

3、電源關(guān)閉與記錄

3.1依次關(guān)閉引伸計電源、試驗機控制軟件、試驗機總電源，拔掉插頭；3.2填寫設備運行記錄：試驗日期、試件批次、測試數(shù)量、設備運行狀態(tài)（是否有故障）、維護情況，便于后續(xù)設備保養(yǎng)與故障排查。

七、關(guān)鍵注意事項

1、A全D一：試驗全程B須關(guān)閉A全防護罩，嚴禁用手觸摸運動中的橫梁或試件，急停按鈕需處于易觸及位置；

2、精度保障：力值傳感器、引伸計需定期校準（每年 1 次），機架需每 2 年進行剛度校驗，避免精度下降；

3、標準更新：關(guān)注國家標準更新（如 GB/T 1231 可能修訂），確保試驗方法與ZX標準一致，避免報告無效。

八、總結(jié)

通過以上步驟，可確保高強度螺栓拉力試驗的 “A全性、準確性、規(guī)范性"，為螺栓的質(zhì)量判定（如出廠檢驗、第三方檢測）提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。要想了解更詳細的試驗操作步驟，可隨時聯(lián)系河北天棋星子檢測設備有限公司工作人員。