适用于土工布、橡胶、塑料、薄膜、管材、纤维、纸张、线缆、安全带、鞋类、胶带、金属及非金属等多种材料，可进行拉伸、压缩、弯曲、撕裂、剥离、剪切、粘合力、拔出力、延伸伸长率等力学性能试验。

  铝材焊接断裂拉伸试验机BWN-10kn是一套面向铝合金焊接结构件力学性能检验测试的电子万能试验机测控系统。铝合金密度小、比强度高，在轨道交通车体、新能源汽车、航空航天构件、建筑幕墙、能承受压力的容器与电力金具等领域被大量采用。这些结构件多数依靠焊接连接，而焊接接头由焊缝、熔合线、热影响区与母材共同组成，各区域的显微组织与力学性能并不一致，通常是整体结构中有可能会出现强度下降的部位。因此，对铝材焊接接头开展拉伸试验，测定其断裂前的承载水平与塑性表现，成为评价焊接工艺、确认产品质量、完成焊接工艺评定的常用手段之一。

  BWN-10kn以ARM与CPLD组合架构作为处理平台，主频72MHz的ARM CortexM3处理器承担运算与控制任务，配合DEPEX3.0试验软件，可对金属、非金属材料完成拉伸、弯曲、压缩等不一样的力学试验。系统支持力、位移、变形三条闭环的数字控制，采集频率达到120Hz，采样分辨力大于300,000码，能够较细致地记录试样从弹性变形、屈服到断裂的全过程数据。对于铝材焊接接头这类强度不均匀、断裂位置需要准确判定的试样，较高密度且稳定的数据采集有助于分辨屈服点、峰值力与断裂瞬间的变化特征。

  这套测控系统适用于单柱与门式两类电子万能试验机主机，用户可根据试样尺寸与力值范围配置相应机型。下文围绕铝材焊接接头的测试需求，逐项说明BWN-10kn的工作原理、功能特点、技术指标、适用标准、操作流程与日常维护，供选型、使用与管理参考。

  铝合金的可焊性与钢相比有其自身特点。铝合金表面存在致密的氧化膜，导热系数高、线线胀系数大，焊接过程中热量散失快、变形倾向明显；采用熔化焊时，焊缝金属为铸态组织，晶粒较粗，强度通常低于母材；对于6061-T6、7075-T6这类热处理强化铝合金，焊接热循环还会使热影响区出现过时效软化，强度出现显而易见地下降。焊接接头在拉伸载荷下的表现，因此不能简单等同于母材的性能。

  焊接接头可以看作由母材、热影响区与焊缝三部分构成的复合体，三者强度与塑性各不相同，受力时变形分布并不均匀。断裂发生的部位，直接反映了接头的薄弱环节：断在母材，说明焊缝与热影响区的强度不低于母材，接头质量较为理想；断在热影响区，通常与软化有关；断在焊缝或熔合线，则可能提示存在气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷，需要结合断口分析进一步判断原因。

  从检测目的上看，铝材焊接接头的拉伸试验一般包含几层内容：测定接头的抗拉强度，判断其是不是达到产品规范或母材标准规定值的相应比例；记录断裂前出没出现明显屈服，必要时给出屈服强度；测量断后伸长率，了解接头的塑性储备；记录断裂位置及其与焊缝轴线的距离，为工艺改进提供线索。对需要评定焊接工艺的场合，同一工艺通常制备若干平行试样，以结果的分布情况支撑结论。

  横向拉伸试样是铝材焊接接头拉伸试验中常用的取样形式。试样从焊接接头上垂直于焊缝轴线截取，加工后让焊缝落在试样平行长度部分的中部，这样一段试样同时包含焊缝、熔合线、热影响区与母材，测得的结果反映整个接头的综合承载能力。与之相对的纵向试样，其取样方向平行于焊缝，试样位于焊缝金属内，用于单独评价填充金属的性能。两种方式对应的检验测试对象不同，取样前需要先明确本次试验要回答的问题。

  铝材焊接结构在不一样的行业中的使用方式各有侧重，检测时关注的点也不完全一样。在轨道交通领域，车体大量采用6N01、7N01等铝合金型材，通过MIG焊、搅拌摩擦焊等方式组焊，车体的承载与吸能性能依赖焊接接头的可靠性；在新能源汽车领域，电池托盘、车身结构件、副车架等部件采用铝合金焊接或摩擦焊连接，接头强度直接影响整车的碰撞安全与疲劳耐久。

  在航空航天与能承受压力的容器领域，铝合金构件对焊接质量的要求更为严格，接头的气孔、未熔合等缺陷会使承载能力变弱，一定要通过拉伸试验与断口分析结合判断。建筑幕墙与门窗型材多为铝合金挤压件，其焊接与角接部位的强度关系到经常使用的安全；电力金具、换热器与制冷设备中的铝制管路同样涉及焊接接头的强度评价。

  从试样形式看，常见的检验测试对象包括铝板对接接头的横向拉伸试样、铝管的剖管或整管试样、铝型材的接头试样，以及搅拌摩擦焊焊缝的取样试样。不同形式的试样在制备与装夹上各有要求，但共同点在于：焊缝都要落在试样平行长度部分的中部，试样的受力轴线要与焊缝轴线垂直，测得的结果才反映接头的综合承载能力。

  BWN-10kn在测控层面的通用性，使它能适应上述多种试样形式带来的差异：试验方案可以针对不一样材料与试样形状分别设定，速度程序与控制方式可按标准组合，数据与曲线按批次分别保存。对于同时承担多种铝材焊接件检测任务的实验室或质检部门，一套测控系统配合不同夹具与附具，能够覆盖较宽的检测需求范围，减少因设备切换产生的等待时间。

  BWN-10kn的测试工作建立在材料拉伸试验的基础原理之上。试验机通过伺服电机驱动移动横梁，对夹持在上下夹具之间的试样施加轴向拉力，安装在主机上的力传感器与位移、变形传感器同步采集载荷与变形信号，经模数转换后传入测控软件，实时绘制力—位移、力—变形、应力—应变等曲线。加载过程遵循设定的速度程序，从弹性阶段逐步过渡到塑性变形、屈服与断裂。

  系统的控制核心是自适应PID闭环算法。力、位移、变形三条闭环分别以力传感器、位移传感器与引伸计的反馈信号为依据，动态调节电机的输出，使实际加载尽量贴近设定值。采集频率120Hz、通频带不低于20Hz、6通道同步采集（3个模拟通道与3个数字通道）的配置，让力值与变形量落在同一时间轴上相互对应，在屈服平台和断裂瞬间这类变化较快的区段不至于漏掉细节。闭环试验过程中还设置了实时保护与自愈功能，用于减少异常工况带来的风险。

  对铝材焊接接头而言，试验过程中有几处需要格外留意。其一是屈服特征：部分铝合金焊接接头无显著的屈服平台，一定要通过规定塑性延伸强度等方法来描述其屈服行为，软件提供了规定塑性延伸强度、规定非比例延伸强度等计算项目。其二是断裂判定：接头断裂有几率发生在母材、热影响区或焊缝，软件在试验结束时自动计算抗拉强度、断后伸长率等指标，并可由操作人员结合试样实际断口记录断裂位置。其三是速度控制：加载速率对结果有实际影响，速度偏快容易使强度读数偏高，系统按设定程序稳定输出速度，有助于不同试样之间的结果可比。

  测量变形时，引伸计直接夹持在试样标距段上采集变形数据，与依赖横梁位移的粗略测量相比，能够大大减少夹具间隙与机架弹性变形带来的干扰，对于计算弹性模量、规定塑性延伸强度这类对变形数据较敏感的指标更为合适。对于塑性较好的铝合金试样，在断裂前需要按设定切换或摘除引伸计，避免引伸计被损伤。BWN-10kn在控制界面上设置了变形切换按钮，便于在试验过程中完成这一操作。

  ·传感器与编码器通道：一台主机配置3个模拟传感器通道，分别对应力、变形与扩展通道；同时配置3个光电编码器接口，用于测量大变形（2个接口）与位移。

  ·开放的标准与数据库结构：程序采用开放的数据库结构定义，标准配置包含GB/T 228.1-2010、GB 7314-2005等试验方法，用户可根据自身的需求定制特殊的试验方法。

  ·力值显示：全程显示拉伸试验力与压缩试验力的峰值读数，分辨率可根据自身的需求自行设定，支持自动校准与检定，全程分辨率保持一致。

  ·变形显示：全程显示变形的峰值读数，分辨率可根据自身的需求自行设定，支持自动校准与检定，全程分辨率保持一致。

  ·曲线记录：同时记录力—时间、变形—时间、位移—时间、应力—时间、应变—时间、力—变形、力—位移、应力—应变等试验曲线，高速采样与处理，可随时切换观察，曲线的放大、移动与遍历处理连贯。

  ·人机交互分析：采用人机交互方式分析计算材料的机械性能指标，试验结束时自动计算弹性模量、屈服强度、塑性延伸应力等（试验方法不同，分析的数据也会不同），在自动分析的基础上还可人工修正分析结果，以提高分析的合理性。

  ·报表输出：提供多种报表打印接口，用户可根据自身的需求编辑报表格式并打印输出。

  DEPEX3.0试验软件承担试验设置、控制、数据采集、曲线显示与报告输出的工作，基本功能如下。

  ·执行标准管理：可添加自定义试验标准与试验参数，并可导入、导出试验标准，支持GB、GB/T、BS、ASTM、ISO等多种标准。

  ·试验方案：编辑好的试验方案可导入到其他试验机上使用；通过编辑运行方案，可实现力控、位移控、变形控等多种控制方式的组合运行。

  ·曲线显示：单图显示可在力—时间、变形—时间、位移—时间、应力—时间、应变—时间、力—变形、力—位移、应力—应变等曲线中任选一组；多图显示可同时查看其中的任意三组曲线，便于对比分析。

  ·结果与曲线分析：曲线坐标可预设或在线设置，支持曲线平移与缩放；试验数据可通过曲线遍历与曲线回放查看，并可在曲线上显示、修改与保存结果点。

  ·试验报告：支持Word与Excel格式的报告输出，具备定制、预览、输出/导出等功能。

  ·单位与修约：可根据自身的需求增加各种单位，并可依据标准要求对结果项进行修约。

  8. 光电编码器接口：3个，用于测量大变形（2个接口）与位移（1个接口）

  11. 适用主机：金属、非金属材料的拉伸、弯曲、压缩等不一样的单柱、门式电子万能试验机

  16. 可测试与计算的项目：弹性模量（E）、上屈服强度、下屈服强度、抗拉强度（Rm）、规定塑性延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度、规定非比例延伸力（Fp0.2）、规定非比例延伸强度（Rp0.2）、峰值力（Fm）、峰值力总延伸（△Lm）、断裂总延伸率、能量吸收、剥离力、剥离强度等

  17. 机械运动控制：向上移动、向下移动、停止、开始试验、力回零、位置回零、全清零、变形切换等

  铝材焊接接头的拉伸试验涉及方法标准与产品质量标准两类。方法标准规定怎么测，产品质量标准或技术协议规定合格与否如何判定。

  在国内，焊接接头的横向拉伸试验现行标准为GB/T 2651-2023《金属材料焊缝破坏性试验 横向拉伸试验》，该标准替代了2008版，技术内容与国际标准保持对应，规定了试样垂直于焊缝轴线截取、焊缝位于平行长度部分中部的要求。拉伸试验的加载方法、速度控制与结果计算，通常按GB/T 228.1执行。若需要评价焊缝金属本身的性能，可按纵向取样方式另行安排。

  BWN-10kn的软件标准库中，标准配置包含GB/T 228.1-2010、GB 7314-2005等试验方法，并支持GB、GB/T、BS、ASTM、ISO等多种标准。用户也可以在标准管理界面中添加自定义试验标准与试验参数，把GB/T 2651这类针对焊接接头的标准纳入试验方案，并为其定义用户参数与结果参数。

  从适用对象看，GB/T 228.1适用于金属材料室温拉伸试验，规定了抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等指标的计算方式；GB 7314则针对金属材料室温压缩试验。焊接接头专用的GB/T 2651在试样制备上有明确要求：试样应从接头垂直于焊缝轴线方向截取，采用机械加工方式（如铣削、磨削）制备，减少热切割或剪切对焊缝与热影响区组织的影响；焊缝余高常常要加工至与母材齐平，以减少应力集中与截面积误差；同一焊接工艺一般制备若干平行试样，以结果分布支撑评定结论。

  此外，疲劳性能方面还有GB/T 13816等针对焊接接头脉动拉伸疲劳试验的方法标准可供参照。用户在选用标准时，需要先确认被测对象的材料类别、板厚与接头形式，再对照标准规定的试样尺寸、状态调节条件与判定要求执行。

  ·试验准备：打开试验软件，选择接入的传感器名称，确认后连接主机；检查限位开关与夹具状态，确认供电与通讯正常。

  ·方案设置：选择或新建试验方案，设定试验速度、试验方向、试样形状等参数；如需按特定标准试验，可先添加对应标准及其参数。

  ·试样测量与录入：用合适量具测量试样的宽度与厚度，计算原始横截面积，在用户参数界面输入试样尺寸、标距等信息。

  ·装夹与对中：装夹试样，使受力轴线与试样中心线重合，焊缝位于试样平行长度部分的中部，减少偏心加载带来的附加弯曲。

  ·安装变形观测装置：按需要装夹引伸计或大变形装置，用于采集标距段的变形数据。

  ·清零与设定：将横梁调整到合适位置后对位移清零，对力传感器清零，必要时设置预加载与位移、变形清零条件。

  ·开始试验：确认参数后启动试验，系统按设定速度加载；试验过程中观察曲线走势，达到切换点后按需摘除引伸计。

  ·数据处理与报告：查看自动计算的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等结果，必要时人工修正结果点，生成并导出试验报告。

  ·收尾：继续下一件试样时重复上述装夹与测量步骤；全部完成后脱机、退出软件并关闭主机电源。

  设备校准用于修正传感器的校准系数，力传感器、位移传感器与大变形装置的校准步骤大体一致，均以标准设备的示值为参照，把读数记录到对应段号并保存系数。

  ·力传感器校准：选择校准方向，在速度设置中设定校准过程中切换的速度；点击重新校准，使读数与保存系数按钮进入可用状态；在标准值列输入标定点，其中起始标定点默认为0，不可改变；点击清零后从第二段开始校准；按校准方向点击设定上或设定下，电机以选定速度运行，在标准设备到达设定值时点击读数，把数据记录到对应段号；校准完成后点击保存系数更新系数，重新联机使新的校准系数生效。

  ·位移传感器校准：点击重新校准，在标准值列输入标定点并设置位移速度；校准前点击清零；点击设定上或设定下，电机按设定的位移速度运行；到达标准值时点击读数记录数据；完成后保存系数并重新联机。

  ·大变形装置校准：操作方法与位移传感器相近；若对应的大变形设备带有双滑轮标识，需要对双滑轮设备按大变形2进行校准。

  日常维护方面，需要留意几点：保持试验机所处的环境和温度与湿度相对来说比较稳定，减少剧烈振动与强电磁干扰的影响；按时进行检查夹具与夹块的磨损情况，楔形夹具的夹持面出现非常明显磨损时应按时换；滚珠丝杠等传动部件按说明定期润滑，并防止粉尘与碎屑进入；保持力传感器与引伸计的连接线缆完好，避免拉扯与弯折过度；对设备做期间核查，确认力值示值与位移示值处于正常状态。同时建议建立设备使用与维护记录，登记使用时间、试验数量、维护情况与异常处理情况，便于后续状态追溯。

  ·力值范围与试样尺寸：按接头的板厚与预计强度选择正真适合量程的主机，使预计断裂力落在传感器量程的适中区间，让读数精度得到充分利用。

  ·夹具形式：全厚度板状试样常用楔形夹具，夹持力需要足够以防止打滑；同时避免夹持力过大把试样压扁或造成夹持端先行断裂。

  ·变形测量：需要计算弹性模量或规定塑性延伸强度时，应配置引伸计；测量塑性较好的铝合金时，注意在断裂前按设定切换或摘除引伸计。

  ·试样制备：采用机械加工方式取样，焊缝余高按标准或产品规范处理并记录；试样边缘应保持光滑，无缺口与毛刺；取样时避开引弧端与熄弧端。

  ·对中与装夹：装夹时确保受力轴线与试样中心线重合，减少偏心带来的附加弯曲；必要时使用对中装置辅助。

  ·加载速率：按所依据标准控制速度，速度过快会使强度读数偏高，速度过慢则延长试验时间，需在方案中统一设定。

  ·断裂位置记录：试验后及时记录断裂发生在母材、热影响区还是焊缝，以及断裂面与焊缝轴线的距离，并保留断口照片。

  ·数据管理：为不同批次的试验数据设定清晰的保存文件名，便于后续查询与比对。

  ·问：铝材焊接接头的拉伸试样应该测整个接头还是只测焊缝？答：通常测整个接头。试样垂直于焊缝轴线截取，平行长度部分的中部放置焊缝，测得的结果反映接头综合承载能力。如需单独评价焊缝金属的性能，可采用纵向取样方式另行试验。

  ·问：试验时为什么要求去除焊缝余高？答：余高会使试样截面积出现变化并造成应力集中，容易使断裂提前发生在焊缝处，影响结果的可比性。通常将余高加工至与母材齐平，并在报告中注明余高的处理情况。

  ·问：铝合金焊接接头一般断裂在哪个部位？答：与材料状态和焊接工艺有关。热处理强化铝合金焊接后热影响区也许会出现软化，接头断裂多出现在焊缝或热影响区；若断在母材且强度达到一定的要求，通常说明接头质量较为理想。

  ·问：没有明显屈服平台的接头，屈服强度怎么表示？答：可采用规定塑性延伸强度等指标进行描述，软件中提供了规定塑性延伸强度、规定非比例延伸强度等计算项目。

  ·问：加载速度对结果有多大影响？答：速度偏快容易使测得的强度偏高。试验应按所依据的标准控制速度，并在同一批试验中保持一致。

  ·问：引伸计何时摘除？答：对于塑性较好的试样，在达到设定的切换点后按提示摘除，以免试样断裂时损伤引伸计；控制界面上设有变形切换按钮，便于完成这一操作。

  ·问：试验数据可以怎样保存和调用？答：软件采用数据库方式自动保存试验数据与曲线，可通过复查界面对历史数据按文件名、日期、方案等条件查询、分析与出报告。

  ·问：试验机需要定期校准吗？答：需要。设备校准用于修正传感器系数，力传感器、位移传感器与大变形装置均可按界面提示完成校准；校准后需重新联机使新的系数生效，并做好记录。

  ·问：测量范围与分辨力指的是什么？答：测量范围指设备能战场工作的量程区间；分辨力指设备能够分辨的示值变化下限。BWN-10kn的采样分辨力大于300,000码，横梁移动速度以mm/min为单位设定，可根据试验要求选择。

  ·问：这套系统能完成哪一些类型的试验？答：可对金属、非金属材料完成拉伸、弯曲、压缩等不一样的试验，适用于单柱与门式两类电子万能试验机主机，并支持力控、位移控、变形控等多种控制方式的组合运行。