金属螺栓抗剪测试采用的拉伸试验机操作规范说明

金属螺栓是机械连接中承载剪力的核心部件，其抗剪性能直接关系到设备运行的安全性与可靠性。拉伸试验机作为金属螺栓抗剪测试的核心设备，通过模拟实际受力状态施加轴向载荷，最终得出螺栓的抗剪强度等关键参数。然而，若操作不规范，不仅会导致测试数据偏差，还可能引发设备损坏或人员安全隐患。因此，严格遵循拉伸试验机的操作规范，是确保测试结果准确、过程安全的必要前提。

操作前的设备与试样准备

正式操作前，首先进行设备外观检查。逐一查看拉伸试验机的机身是否有变形、油漆脱落或螺丝松动等物理损伤，若发现异常需联系维护人员处理，不可强行开机。

接着检查设备功能状态。电源线路需绝缘完好且接地可靠（用试电笔测试接地端是否带电）；若为液压式试验机，需打开油箱盖查看液压油液位是否在“MIN”与“MAX”刻度之间，检查液压管路接头处有无油迹泄漏；若为电子式试验机，需启动设备自检程序，确认位移传感器、力值传感器的信号是否稳定。

传感器校准状态是关键。需核对力值传感器的校准证书，确认校准日期未超过12个月（部分高精度测试要求6个月校准一次），若超出周期，需联系计量机构重新校准，否则测试数据将不具备有效性。

试样准备需严格匹配标准。首先核对螺栓的规格参数（如M10×50、45钢）与测试任务书一致，避免用错试样；然后检查螺栓表面，若有裂纹、锈蚀、毛刺或磕碰痕迹，需立即更换——这些缺陷会导致应力集中，使测试结果偏低。

抗剪试样的装配要精准。双剪切面试样需将螺栓穿过两个平行的剪切板（厚度通常为2d，d为螺栓直径）与中间的剪切套（内径为d+0.1mm，长度为d），装配时用手轻轻推动剪切板，确保三者轴线同轴，无歪斜——若装配歪斜，测试时会产生附加弯矩，导致抗剪强度测试值偏差。

最后确认环境条件。实验室温度需用温度计测量，确保在10℃-35℃之间；相对湿度用湿度计检测，不超过80%；试验机周围1米内不得放置空压机、重型货架等振动源，远离电焊机、大功率插排等电磁干扰源，防止环境因素影响传感器读数精度。

试样的正确装夹操作

装夹前需清洁夹头。用干净的棉纱擦拭上下夹头的夹持面，去除灰尘、油污或残留的试样碎屑——若夹持面有油污，会导致试样在测试过程中打滑，使力值数据波动；若有碎屑，会造成夹持面受力不均，损伤夹头或试样。

选择匹配的夹头类型。金属螺栓抗剪测试的试样（双剪切面）通常采用平夹头夹持剪切板，因为平夹头的夹持面与剪切板的平面接触面积大，能均匀传递载荷；避免使用V型夹头，因为V型夹头会对剪切板产生点接触，易导致剪切板变形或开裂。

装夹步骤需按顺序进行。首先启动试验机的“夹头下降”功能，将下夹头调整至合适高度（通常低于试样下剪切板2-3cm）；然后将试样的下剪切板平稳放入下夹头的夹持面，用手扶住试样，调整位置使试样的轴线（螺栓中心线）与试验机的加载轴线（上下夹头的中心线）重合——可通过试验机的对中装置（如激光对中仪）辅助确认，或观察试样是否垂直于夹头平面。

接着调整上夹头位置。启动“夹头上升”功能，使上夹头缓慢靠近试样的上剪切板，当距离上剪切板1-2cm时停止；将上剪切板放入上夹头的夹持面，确保上剪切板与下剪切板平行，无歪斜；然后轻轻拧紧上夹头的夹紧旋钮（或点击“夹紧”按钮），夹紧力以刚好固定试样为宜，不可过度夹紧——过度夹紧会压变形剪切板，影响剪切面的受力状态。

装夹后需检查稳定性。用手轻轻拉动试样的两端，确认试样没有松动或晃动；若发现松动，需重新调整夹头位置或增加夹紧力，但不可反复夹紧，避免损伤试样表面；最后关闭试验机的安全防护罩（若有），防护罩需完全闭合，防止试样断裂时飞溅伤人。

测试参数的设置规范

力值量程选择需匹配试样能力。首先根据螺栓的材质和规格估算预计抗剪力（如M10的45钢螺栓，抗剪强度约为300MPa，双剪切面的抗剪面积为2×π×d²/4，d=10mm，预计抗剪力约为2×3.14×10²/4×300=47100N≈47kN）；然后选择试验机的力值量程，确保预计抗剪力落在量程的20%-80%范围内（如47kN落在0-100kN量程的47%，符合要求）——若量程过大，会导致力值读数精度降低；若量程过小，会超出传感器量程，损坏设备。

加载速度需遵循标准要求。不同标准对加载速度有明确规定：如GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》规定，抗剪测试的加载速度应控制在1mm/min-5mm/min之间；若试样材质为高强度钢（如8.8级以上），可选择较慢的速度（1-2mm/min），避免因加载过快导致试样脆性断裂，使测试值偏高；若为低碳钢（如4.8级），可选择较快速度（3-5mm/min），但需保持速度稳定，不可忽快忽慢。

数据采集频率需满足需求。为准确捕捉螺栓抗剪破坏时的峰值力（即最大抗剪力），数据采集频率应设置为每秒至少10次（部分高精度测试要求每秒20次）；若采集频率过低，可能会错过峰值力，导致测试结果偏小。

模式与通道设置需正确。拉伸试验机需设置为“拉伸模式”（因为抗剪测试是通过轴向拉伸剪切板，使螺栓受到剪力）；同时确认力值通道与位移通道的信号已接通——力值通道对应力值传感器，位移通道对应夹头的移动距离，两者需同时采集数据，用于绘制力-位移曲线。

参数设置后需验证。设置完成后，点击“试运行”按钮，让试验机以设置的速度空载运行1-2cm，检查速度是否稳定，力值显示是否为0（空载时力值应≤0.5%FS，FS为满量程）；若速度波动或力值异常，需重新调整参数或联系维护人员。

试验过程的操作与监控

启动试验前需确认安全。确保试验机周围无人员停留，安全防护罩完全闭合；操作人员站在试验机的侧面（不可站在正前方或正后方），避免试样断裂时飞溅物伤人；然后点击试验机软件上的“开始”按钮，启动加载程序。

加载过程中需实时监控数据。密切观察力值显示器或软件界面上的力-位移曲线：正常情况下，力值应随着位移的增加线性上升（弹性阶段），然后进入塑性阶段（力值上升变缓），最后达到峰值力后突然下降（螺栓剪断）；若力值出现突然波动（如骤升或骤降），可能是试样打滑、夹头松动或传感器故障，需立即点击“停止”按钮，检查原因。

同时观察试样的物理状态。通过试验机的观察窗（或防护罩的透明部分）查看试样：若发现剪切板有明显变形（如弯曲）、螺栓有歪斜或裂纹，需立即停止试验——这些情况会导致测试结果无效，需更换试样重新测试。

异常情况的处理要及时。若试验机发出报警声（如过载报警、位移超限报警），需立即按下急停按钮，切断电源；然后检查报警原因：若为过载，可能是量程选择过小或试样强度超出预计，需更换更大量程的传感器；若为位移超限，可能是参数设置中的位移上限过小，需重新调整参数。

试验结束后需记录关键信息。当力值下降至峰值力的50%以下（或试样完全剪断）时，试验机自动停止加载；此时需记录峰值力（即最大抗剪力）、破坏形式（如螺栓在剪切面处剪断、剪切板变形但螺栓未断）、加载时间等数据；若破坏形式不符合标准要求（如剪切板断裂而非螺栓剪断），需分析原因（如剪切板材质过软），并重新制备试样测试。

试验后的试样与设备处理

取下试样需注意安全。试验结束后，先点击“夹头松开”按钮，待上下夹头完全松开后，用戴手套的手或镊子取下试样——不可用手直接接触试样的断裂面，避免被尖锐部分划伤；若试样卡在夹头内，需用专用工具（如铜棒）轻轻敲击夹头，不可用蛮力拉扯，防止损伤夹头。

清洁设备表面与夹头。用干净的棉纱或毛刷清理上下夹头的夹持面，去除残留的试样碎屑（如螺栓断片、剪切板碎片）；用酒精棉擦拭试验机的台面，去除油污或灰尘；若为液压式试验机，需检查液压管路有无泄漏，若有需及时添加液压油。

数据保存需规范。将试验机软件中的测试数据（力-位移曲线、峰值力、加载速度、试样规格）导出为可编辑格式（如Excel）或不可修改格式（如PDF），文件名需包含试样编号、测试日期、规格参数（如“M10-45钢-20240520-01”），便于后续查询与追溯。

关闭设备的步骤要正确。先关闭试验机的软件程序，再关闭试验机的电源开关；断开电源插头（若长期不使用），并用防尘罩覆盖试验机，防止灰尘进入设备内部；最后整理试验台，将工具、试样盒放回指定位置，保持实验室整洁。

常见操作误区与规避方法

误区一：装夹时不进行对中。部分操作人员为节省时间，直接将试样放入夹头，不确认轴线是否重合，导致测试时试样受到附加弯矩，抗剪强度测试值偏差可达10%-20%。规避方法：每次装夹时用激光对中仪或肉眼观察，确保试样轴线与试验机加载轴线重合，必要时调整夹头位置。

误区二：量程选择过大。比如测试47kN的抗剪力，却选择0-200kN的量程，导致力值读数精度降低（如0.5%FS的误差，200kN量程的误差为1kN，而100kN量程的误差为0.5kN）。规避方法：根据预计抗剪力选择量程，确保预计值落在量程的20%-80%范围内。

误区三：加载速度随意调整。部分操作人员为加快测试进度，将加载速度调至10mm/min以上，导致高强度螺栓因加载过快发生脆性断裂，测试值比实际值高15%以上。规避方法：严格遵循标准规定的加载速度范围，若需调整，需在测试报告中注明。

误区四：忽略传感器校准。部分实验室为节省成本，传感器超过校准周期仍继续使用，导致力值读数偏差可达5%以上，测试数据无效。规避方法：建立传感器校准台账，定期联系计量机构校准，校准证书需妥善保存。

误区五：试验后不清洁设备。部分操作人员试验后直接离开，不清理夹头内的碎屑，导致下次装夹时试样打滑或夹头磨损。规避方法：试验后必须清洁夹头和台面，将设备恢复至初始状态。