金属拉力试验机的力值准确度应如何校准？

金属拉力试验机的力值准确度校准是确保测试数据可靠的核心环节，需遵循国家计量检定规程（如 JJG 139《拉力、压力和万能试验机检定规程》）或国际标准（如 ISO 7500-1），通过法定计量机构或具备资质的第三方实验室完成。以下是校准的核心流程、方法及注意事项：

一、校准依据与前提条件

1. 校准依据

国内：主要依据 JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机检定规程》，适用于量程≤3000kN 的各类材料试验机。

国际：参考 ISO 7500-1:2018 或 ASTM E4-16，校准方法与国内规程类似，但在不确定度计算上略有差异。

2. 前提条件

设备状态：试验机需安装稳固、水平（水平度≤0.1mm/m），通电预热 30 分钟以上，确保机械和电气系统稳定。

环境要求：实验室温度（20±5）℃，湿度≤70%，无强振动、气流或电磁干扰（避免与大型设备共用同一电路）。

标准器具：需使用经法定计量机构检定合格的标准测力仪（精度等级需高于被校设备，如被校机为 1 级，则标准测力仪需为 0.3 级或更高），量程覆盖被校机的 10%~100%。

二、校准核心流程

1. 校准点选择

根据试验机量程（如 0~100kN），按 “均匀分布、覆盖常用测试区间" 原则选取校准点，通常包括：

必选点：量程的 20%、40%、60%、80%、100%（若设备常用低量程，需增加 10% 量程点，如 10%、30% 等）。

示例：100kN 试验机的校准点为 10kN、20kN、40kN、60kN、80kN、100kN。

2. 安装标准测力仪

将标准测力仪同轴心安装在试验机的上、下夹具之间，确保测力仪的受力轴线与试验机加载轴线重合（偏差≤0.5°），避免偏心加载导致误差。

若为大吨位设备，需使用专用连接件固定测力仪，防止加载时脱落。

3. 校准操作步骤

（1）预加载

对每个校准点进行预加载（加载至该点力值的 80%，保持 30 秒后卸载至零），重复 2~3 次，目的是消除测力仪和试验机的机械间隙，确保数据稳定。

（2）正式校准

加载方式：按从小到大的顺序加载至各校准点（如 10kN→20kN→…→100kN），每个点加载后保持 30 秒，待力值稳定后记录试验机显示值（F₁）和标准测力仪示值（F₀）。

卸载校准（可选，针对高精度要求）：从最大量程缓慢卸载至各校准点，记录对应示值，用于评估加载与卸载的滞后误差。

重复测量：每个校准点需重复测量 3 次，取算术平均值作为该点的实测值。

（3）数据计算与判定

计算每个校准点的示值误差：\(\text = \frac{F_1 - F_0} \times 100\%\)

判定标准（按 JJG 139）：

1 级试验机：各点误差≤±1%，且相邻点误差变化≤1%；

0.5 级试验机：各点误差≤±0.5%，且相邻点误差变化≤0.5%。

若误差超差，需通过设备的校准软件或硬件调节（如调整传感器放大系数、修正系数），重新校准直至合格。

三、校准工具与注意事项

1. 核心校准工具

标准测力仪：需具备法定计量机构出具的有效检定证书，量程与被校机匹配（覆盖被校量程的 10%~100%），分辨率≥被校机的 1/10（如被校机最小力值 1N，测力仪需≤0.1N）。

辅助工具：水平仪（校准设备水平度）、同轴度测量仪（检查加载轴线偏差）、扭矩扳手（固定连接件时控制力矩，避免测力仪变形）。

2. 关键注意事项

加载速率：校准加载速率需≤50N/s（或按设备说明书规定），避免动态加载导致力值波动（尤其小量程段，高速加载易产生惯性误差）。

环境稳定：校准过程中避免人员频繁走动、开关门窗（防止气流影响），电压波动需≤±5%（必要时配备稳压器）。

禁止超载：校准过程中绝对禁止超过标准测力仪的最大量程（否则会损坏标准器具，影响后续校准准确性）。

记录与存档：校准完成后需出具校准证书，记录校准点、误差值、环境条件等信息，证书需包含校准日期、有效期（通常 12 个月）及下次校准时间。

四、校准周期

正常使用情况下，每年校准 1 次；

若设备经过大修（如更换传感器、加载框架）、搬迁或出现力值异常（如数据漂移、示值超差），需立即重新校准。

通过严格遵循上述流程，可确保金属拉力试验机的力值准确度符合标准要求，为金属材料的抗拉强度、屈服强度等关键指标测试提供可靠数据支撑（如 GB/T 228.1 金属拉伸试验标准明确要求设备力值误差需≤±1%）。