I. Cấu trúc cốt lõi và Phân chia Chức năng

Cấu trúc cơ bản của máy thử kéo bao gồm bốn thành phần cốt lõi: hệ thống truyền động, hệ thống đo lực, hệ thống đo độ biến dạng và hệ thống điều khiển. Các thành phần này phối hợp với nhau để hoàn thành quá trình thử nghiệm:
Hệ thống truyền động: Hệ thống này chịu trách nhiệm tác dụng lực (chẳng hạn như lực căng trong quá trình kéo) lên mẫu thử. Nó thường bao gồm một động cơ (động cơ servo, động cơ bước, v.v.) và một cơ cấu truyền động (trục vít me, thanh ray dẫn hướng). Nó có thể đạt được các phương pháp tải khác nhau, chẳng hạn như tốc độ đồng đều và tốc độ thay đổi.
Hệ thống đo lực: Hệ thống này sử dụng cảm biến lực (chẳng hạn như cảm biến đo biến dạng) để chuyển đổi lực cơ học thành tín hiệu điện, đo chính xác lực tác dụng lên mẫu thử.
Hệ thống đo độ biến dạng: Hệ thống này sử dụng máy đo độ giãn (kẹp vào mẫu thử) hoặc cảm biến dịch chuyển để ghi lại sự thay đổi chiều dài (chẳng hạn như độ giãn dài hoặc nén) của mẫu thử trong quá trình tải.
Hệ thống điều khiển: Hệ thống này bao gồm một máy tính và phần mềm chuyên dụng. Nó điều khiển tốc độ và phương pháp tải của hệ thống truyền động, nhận tín hiệu lực và độ biến dạng, xử lý dữ liệu và tạo báo cáo thử nghiệm.
 

II. Quy trình làm việc chi tiết

Chuẩn bị và Kẹp Mẫu thử
Theo tiêu chuẩn thử nghiệm (chẳng hạn như GB, ISO và ASTM), vật liệu được gia công thành mẫu thử tiêu chuẩn (ví dụ: hình dạng quả tạ đối với dây kim loại, dải dài đối với màng nhựa). Sau đó, các đầu của mẫu thử được cố định trong các kẹp trên và dưới của máy thử kéo. Các kẹp nên được chọn dựa trên đặc tính của vật liệu (ví dụ: kẹp hình nêm cho kim loại, kẹp khí nén cho cao su, để ngăn mẫu thử bị trượt hoặc gãy trong kẹp).
Thiết lập thông số
Hệ thống điều khiển thiết lập các thông số như loại thử nghiệm (ví dụ: kéo, nén, uốn), tốc độ tải (ví dụ: 5mm/phút đối với nhựa, 50mm/phút đối với kim loại) và điều kiện dừng (ví dụ: tự động tắt khi mẫu thử bị gãy).
Ứng dụng lực và Thu thập tín hiệu
Hệ thống truyền động di chuyển kẹp dưới (hoặc trên), tác dụng lực căng (đối với thử nghiệm kéo) hoặc nén (đối với thử nghiệm nén) lên mẫu thử.
Cảm biến lực phát hiện lực theo thời gian thực, chuyển đổi lực cơ học thành tín hiệu điện áp (điện trở của cảm biến đo biến dạng thay đổi do biến dạng lực, từ đó thay đổi điện áp), sau đó được truyền đến hệ thống điều khiển. Hệ thống đo biến dạng (chẳng hạn như máy đo độ giãn) đồng thời ghi lại độ giãn dài (hoặc co lại) của mẫu thử, cũng được chuyển đổi thành tín hiệu điện và truyền đến hệ thống điều khiển.
Xử lý dữ liệu và Xuất kết quả
Hệ thống điều khiển chuyển đổi tín hiệu lực và biến dạng (ví dụ: lực thành N hoặc kN, biến dạng thành mm hoặc phần trăm) và vẽ "đường cong lực-biến dạng" (hoặc "đường cong ứng suất-biến dạng") theo thời gian thực.
Các thông số chính được tính toán dựa trên các đặc tính đường cong:
Độ bền kéo = lực kéo tối đa ÷ diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thử;
Độ giãn dài = (chiều dài đo sau khi đứt - chiều dài đo ban đầu) ÷ chiều dài đo ban đầu × 100%;
Giới hạn chảy: được tính từ lực tương ứng với cao nguyên chảy trong đường cong ứng suất-biến dạng.
Một báo cáo thử nghiệm chứa đường cong và các thông số được tạo ra, hỗ trợ lưu trữ dữ liệu, in hoặc xuất.
 

III. Các tính năng kỹ thuật chính

Kiểm soát chính xác: Các phép đo lực và biến dạng chính xác được đảm bảo thông qua các cảm biến có độ chính xác cao (lỗi ≤ 0,5%), hệ thống truyền động servo (độ chính xác kiểm soát tốc độ ≤ ±1%) và điều khiển phản hồi vòng kín. Tính linh hoạt: Bằng cách thay thế các đồ gá và cảm biến, các thử nghiệm khác nhau như kéo, nén, uốn, cắt và bóc có thể được thực hiện để phù hợp với các vật liệu và tiêu chuẩn khác nhau.
Tự động hóa: Máy thử kéo hiện đại thường được trang bị phần mềm máy tính hỗ trợ tải tự động, phát hiện gãy tự động và tính toán kết quả tự động, giảm sai sót của con người.

Nói tóm lại, bản chất của máy thử kéo là chuyển đổi "hành vi cơ học" của vật liệu dưới ứng suất thành "dữ liệu định lượng", cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn vật liệu, kiểm soát chất lượng và phân tích nghiên cứu khoa học. Nó là một công cụ cốt lõi để thử nghiệm các tính chất cơ học của vật liệu.