高强度螺栓拉力试验机的试验操作步骤

高强度螺栓拉力试验机的试验操作步骤

高强度螺栓拉力试验需严格遵循国家标准（如 GB/T 1231《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》、GB/T 228.1《金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法》） ，操作步骤围绕 “A全、J准、规范" 展开，结合试验机的核心系统（夹持、加载、测量、控制），可分为试验前准备、试件安装、参数设置、试验运行、数据处理、设备收尾6 大阶段，具体流程如下：

一、试验前准备阶段：确保设备与试件符合测试条件

此阶段是保证试验数据准确的基础，需排查设备状态、确认试件合规性、优化测试环境。

1、试件准备与检查

1.1按测试需求选取3-5 件同规格、同批次的高强度螺栓（如 M20×80、性能等级 10.9 级），确保螺栓无表面裂纹、螺纹损伤、锈蚀等缺陷（外观缺陷会导致局部应力集中，影响抗拉强度判定）。1.2测量并记录试件关键参数：（1）螺栓公称直径 d（如 M20 的公称直径为 20mm）；（2）Y效螺纹段原始标距 L₀（根据螺栓长度确定，通常取 50mm 或 100mm，需用卡尺J确测量，精度至 0.01mm）；（3）计算螺栓横截面积 A（按公式 A=π×(d₁)²/4，d₁为螺纹小径，需查对应螺纹标准，如 M20 的小径 d₁=17.294mm）。

2、设备状态检查

2.1精度校准确认：查看力值传感器、引伸计的校准证书，确保在Y效期内（通常校准周期为 1 年，由国家认可的计量机构出具），若超期需先校准再使用。2.2核心部件检查：（1）夹持系统：清洁上下夹具夹持面，检查螺纹套（与螺栓规格匹配）是否磨损，楔形夹具的F滑齿是否完好；（2）加载系统：液压机型检查液压油位（需在油标刻度线之间）、油液清洁度（无浑浊、杂质），电动机型检查滚珠丝杠导轨是否润滑；（3）A全系统：测试急停按钮（按下后设备立即断电停机）、A全防护罩（关闭后才能启动试验）、过载保护功能（可通过软件模拟过载，确认是否触发停机）。

3、环境条件确认

测试环境需满足：温度（10-35℃）、相对湿度（40%-80%），无强烈振动（如附近无大型冲压设备）、无腐蚀性气体，避免环境因素导致传感器漂移或试件性能变化。

二、试件安装阶段：保证力线对中，避免偏载

此阶段是关键环节，力线对中偏差≤1% ，否则会导致抗拉强度测量值偏差（偏载可能使结果偏高 10% 以上）。

1、夹具与试件匹配

根据螺栓结构选择夹具：若为带头部螺栓（如大六角头），上夹具选用楔形夹具（夹紧螺栓头部，确保头部不打滑），下夹具选用与螺栓规格匹配的螺纹套夹具（将螺栓螺纹端拧入螺纹套，拧入深度≥2 倍公称直径，避免螺纹受力不足导致断裂）；若为全螺纹螺栓，上下夹具均用螺纹套。

2、试件安装步骤

2.1启动试验机电源，升起移动横梁（液压机型通过油缸顶起，电动机型通过伺服电机驱动丝杠），预留足够安装空间；2.2将螺栓头部放入上夹具，手动或通过液压夹紧上夹具（夹紧力以螺栓不松动为宜，避免过度夹紧压伤头部）；2.3调整下夹具高度，将螺栓螺纹端拧入下夹具螺纹套，确保螺栓轴线与上夹具中心线对齐；2.4若试验机带球面调心座，微调调心座角度，观察螺栓是否垂直（可通过直角尺辅助判断），Z终保证力线与螺栓轴线重合。

3、引伸计安装

3.1选择与螺栓原始标距匹配的引伸计（如标距 50mm 对应 50mm 量程引伸计），清洁引伸计夹持爪和螺栓Y效螺纹段（无油污、杂质）；3.2将引伸计的两个夹持爪分别固定在螺栓Y效螺纹段的两端（避开头部和螺纹套夹持区），夹持力度适中（过松会打滑，过紧会压伤试件）；3.3打开引伸计电源，检查数据是否归零（若有偏移，通过软件清零），确保引伸计与数据采集系统正常通信。

三、试验参数设置阶段：匹配标准要求，定义测试逻辑

通过控制系统软件设置参数，确保加载方式、数据采集频率符合标准，避免因参数错误导致试验无效。

1、软件启动与试件信息录入

打开试验机控制软件（如 “W能材料测试系统 V3.0"），新建试验任务，录入试件信息：螺栓规格（M20）、性能等级（10.9 级）、材质（42CrMo）、原始标距（L₀=50mm）、横截面积（A=238.7mm²）、试验人员等。

2、加载参数设置

2.1加载方式：按 GB/T 228.1 要求，选择 “位移控制加载"（弹性阶段加载速度 2-5mm/min，屈服后可提高至 5-10mm/min），或 “力控制加载"（弹性阶段应力速率 20-60MPa/s）；2.2停机条件：设置 “断裂停机"（螺栓断裂后自动卸载），或 “Z大载荷后停机"（当载荷达到Z大值后，继续加载至螺栓伸长率 10% 后停机，适用于不易断裂的试件）；2.3数据采集频率：设置为 100-500Hz（确保捕捉屈服点、Z大载荷等关键数据点，避免遗漏）。

3、曲线与结果设置

3.1选择需实时显示的曲线：“力 - 位移曲线"（直观判断屈服阶段）、“力 - 时间曲线"（监控加载稳定性）、“应力 - 应变曲线"（计算弹性模量）；3.2设置自动计算参数：抗拉强度（σ_b = Z大载荷 F_b/A）、屈服强度（σ_s = 屈服载荷 F_s/A，若为无明显屈服，取 σ_0.2 = 规定非比例延伸率 0.2% 对应的应力）、断后延伸率（A=(断后标距 L_u-L₀)/L₀×Y00%）。

四、试验运行与监控阶段：实时观察状态，确保A全与数据Y效

启动试验后需全程监控，及时处理异常情况，避免设备损坏或数据无效。

1、试验启动前确认

1.1检查所有人员已远离测试区域（螺栓断裂时可能产生碎片），关闭A全防护罩；1.2再次核对参数（加载速度、停机条件、试件信息），点击软件 “预加载"（施加小载荷，如 5% 额定载荷，确认力值传感器、引伸计数据正常，无异常波动）。

2、正式试验运行

点击 “开始试验"，试验机按设定参数加载，实时观察软件曲线：2.1弹性阶段：力 - 位移曲线呈线性增长，若出现非线性波动，可能是夹具打滑或引伸计松动，需立即停机检查；2.2屈服阶段：力值增长放缓或保持不变，位移持续增加，软件自动识别屈服点并记录屈服载荷 F_s；2.3强化与断裂阶段：屈服后力值再次增长至Z大值 F_b（抗拉载荷），随后载荷下降，螺栓开始颈缩，Z终断裂，设备自动卸载。

3、异常情况处理

3.1若出现 “过载报警"（载荷超过量程 110%），立即按下急停按钮，检查螺栓是否偏载或参数设置错误；3.2若引伸计数据归零或波动过大，停机检查引伸计夹持状态，重新安装后需重新开始试验；3.3若螺栓在夹具处断裂（非Y效螺纹段），说明夹具安装不当（如螺纹套拧入深度不足），需调整夹具后重新测试。

五、数据处理与报告生成阶段：验证数据Y效性，输出规范报告

试验结束后需核对数据、分析断口，确保结果符合标准，避免无效数据输出。

1、数据初步核对

1.1软件自动生成试验数据：屈服载荷 F_s、Z大载荷 F_b、断后标距 L_u（需手动测量，用卡尺量取断裂后试件的标距长度）、延伸率 A、抗拉强度 σ_b；1.2验证数据合理性：如 10.9 级 M20 螺栓的抗拉强度标准值≥1040MPa，若测试值远低于此（如 800MPa），需排查试件是否为不合格品或试验过程是否存在偏载；若远高于此（如 1300MPa），需检查力值传感器是否校准。

2、断口分析

2.1观察螺栓断口：正常断口应为 “杯锥形" 或 “平断口"，断口位置在Y效螺纹段，且无明显夹杂、裂纹等缺陷；2.2若断口在夹具夹持区（如头部与杆部过渡处），说明力线不对中或夹具夹紧力不足，试验数据无效，需重新测试。

3、报告生成与保存

3.1软件自动生成试验报告，包含：试验标准、试件信息、加载曲线、原始数据、计算结果、断口照片（可选）；3.2审核报告无误后，保存为 PDF 或 Excel 格式，按编号归档（如 “20240509-M20-10.9 级 - 001"），便于后续追溯。

六、设备收尾阶段：维护设备，确保下次使用

试验结束后需清洁、润滑设备，关闭电源，避免部件损坏。

1、试件与引伸计拆除

待设备W全卸载后，打开A全防护罩，先拆除引伸计（轻拿轻放，避免碰撞夹持爪），再松开上下夹具，取出断裂的螺栓试件（若温度较高，需戴手套，避免T伤）。

2、设备清洁与润滑

2.1用抹布清洁上下夹具夹持面（Q除残留的金属碎屑、油污），若螺纹套有磨损，需更换同规格螺纹套；2.2对电动机型的滚珠丝杠、导轨涂抹润滑油（按设备说明书选用型号，如 32 号液压油），液压机型检查液压油位，若不足需补充。

3、电源关闭与记录

3.1依次关闭引伸计电源、试验机控制软件、试验机总电源，拔掉插头；3.2填写设备运行记录：试验日期、试件批次、测试数量、设备运行状态（是否有故障）、维护情况，便于后续设备保养与故障排查。

七、关键注意事项

1、A全D一：试验全程B须关闭A全防护罩，严禁用手触摸运动中的横梁或试件，急停按钮需处于易触及位置；

2、精度保障：力值传感器、引伸计需定期校准（每年 1 次），机架需每 2 年进行刚度校验，避免精度下降；

3、标准更新：关注国家标准更新（如 GB/T 1231 可能修订），确保试验方法与ZX标准一致，避免报告无效。

八、总结

通过以上步骤，可确保高强度螺栓拉力试验的 “A全性、准确性、规范性"，为螺栓的质量判定（如出厂检验、第三方检测）提供可靠的数据支撑。要想了解更详细的试验操作步骤，可随时联系河北天棋星子检测设备有限公司工作人员。