Hvilke test kan udføres på en universel testmaskine?

A universel testmaskine (UTM) kan udføre træk-, kompressions-, bøjnings-, fellerskydnings-, afskalnings-, udmattelses- og hårdhedstest - dækker langt størstedelen af de mekaniske egenskabsevalueringer, der kræves på tværs af industrier. Uanset om du bruger en Elektronisk universel testmaskine eller a Hydraulisk universal testmaskine , er kernetestningsmulighederne brede, hvilket gør UTM til et af de mest alsidige instrumenter i ethvert materialetestlaboratorium.

Træktest: Den mest almindelige anvendelse

Trækprøvning er den hyppigst udførte test på en universel testmaskine. Prøven trækkes fra hinogen med en kontrolleret hastighed, indtil den brækker. De målte nøgleparametre omfatter:

• Ultimativ trækstyrke (UTS) — den maksimale belastning et materiale kan modstå
• Udbyttestyrke — den spænding, ved hvilken permanent deformation begynder
• Forlængelse ved brud — et mål for duktilitet
• Youngs modul (elastisk modul) — materialets stivhed

Træktest gælder for metaller, plast, gummi, tekstiler, film, klæbemidler og kompositter. Stogarder som f.eks ASTM E8/E8M (metaller), ISO 6892-1 , og ASTM D638 (plastik) styrer disse procedurer. En typisk stålprøve kan have en målelængde på 50 mm og testes ved en krydshovedhastighed på 2 mm/min.

Kompressionstest: Måling af bæreevne

Kompressionstest evaluerer, hvordan et materiale eller en komponent opfører sig under kompressionsbelastning (knusning). Maskinen udøver en nedadgående kraft på prøven mellem to plader. Resultater inkluderer trykstyrke , kompressionsmodul , og deformation behavior.

Almindelige applikationer omfatter:

• Betoncylindre (trykstyrken spænder normalt fra 20 til 40 MPa til stogard konstruktionsbeton)
• Skum og emballagematerialer
• Knogler og biomaterialer i medicinsk forskning
• Fjedre og elastomerer

Relevante stogarder omfatter ASTM C39 til beton og ISO 604 til plastik. Hydrauliske universelle testmaskiner foretrækkes ofte til højkrafts kompressionstest, der overstiger 500 kN , såsom konstruktionsbeton og tungmetalkomponenter.

Bøjningstest (bøjning): Evaluering af bøjningsmodstand

Bøjningstest - også kaldet en bøjningstest eller trepunkts/firepunkts bøjningstest - måler et materiales modstand mod bøjningskræfter. Prøven hviler på to understøtninger, mens en belastning påføres i midten (trepunkts) eller to indre punkter (firepunkts).

Nøgleoutput inkluderer bøjningsstyrke and bøjningsmodul . Denne test er kritisk for:

• Keramik og glas (hvor trækprøvning er upraktisk på grund af sprøde brud)
• Fiberforstærkede kompositter og kulfiberpaneler
• Plast pr ASTM D790 and ISO 178
• Træ og konstruktionstræ

For eksempel vil en standard polypropylenprøve testet i henhold til ISO 178 typisk udvise et bøjningsmodul på ca. 1.300–1.800 MPa .

Forskydnings- og torsionstest

Forskydningstest bestemmer, hvordan et materiale reagerer på kræfter, der påføres parallelt med dets tværsnit. Universelle testmaskiner kan udstyres med forskydningsarmaturer til at udføre:

• Single-lap og double-lap shear tests — til klæbemidler og limede samlinger (i henhold til ASTM D1002)
• Interlaminær forskydningsstyrke (ILSS) — til kompositlaminater
• Pin forskydningstest — til fastgørelsesanordninger og bolteforbindelser

Torsionstest, selvom det typisk udføres på dedikerede torsionsmaskiner, kan også udføres på UTM'er, der er udstyret med torsionstilbehør for at måle forskydningsmodul og vrid-til-fejl-adfærd.

Afskalnings- og vedhæftningstest

Afskalningstest kvantificerer vedhæftningsstyrken af klæbende materialer, tape, belægninger og film. Den universelle testmaskine trækker et bundet lag fra et andet i en defineret vinkel - sædvanligvis 90° eller 180°. Skrælningskraft måles i N/mm or N/25 mm .

Typiske testkonfigurationer inkluderer:

• T-peel test (ASTM D1876) — til fleksible laminater
• 180° skrælningstest (ASTM D903) — til trykfølsomme bånd
• 90° skrælningstest — til klæbemidler og emballage til medicinsk udstyr

Elektroniske universelle testmaskiner er særligt velegnede til skrælningstestning på grund af deres præcise lavkraftkontrol, som ofte måler kræfter så lave som 0,01 N med vejeceller i høj opløsning.

Træthedstest på universelle testmaskiner

Træthedstest udsætter en prøve for gentagen cyklisk belastning for at bestemme, hvor længe den modstår stress før fejl. Mens der findes dedikerede træthedstestsystemer, understøtter mange moderne UTM'er - især servohydrauliske modeller - cyklisk træthedstest ved definerede frekvenser.

Nøgleparametre omfatter:

• S-N kurver (Wöhler kurver) — spændingsamplitude vs. antal cyklusser til svigt
• Træthedsgrænse — belastning, under hvilken materialet kan tåle uendelige cyklusser
• Revneudbredelseshastighed — ifølge ASTM E647

Hydrauliske universelle testmaskiner fungerer typisk ved frekvenser op til 10-50 Hz til træthedstest, hvilket gør dem effektive til bil-, rumfarts- og konstruktionstekniske komponenter.

Test af hårdhed og brudsejhed

Selvom dedikerede hårdhedstestere (Rockwell, Vickers, Brinell) er standardinstrumenter, kan nogle UTM'er udstyres med fordybningsarmaturer til at udføre instrumenteret fordybningstest , der giver hårdheds- og elasticitetsmoduldata samtidigt.

Brudsejhedstest - måling af et materiales modstand mod revneudbredelse - udføres også på UTM'er. Almindelige testmetoder omfatter:

• K _IC (flydeformationsbrudsejhed) ifølge ASTM E399
• J-integral test efter ASTM E1820 for duktile metaller
• CTOD (Crack Tip Opening Displacement) — relevant for konstruktionsstål og svejsekvalitet

Elektronisk vs. hydraulisk universel testmaskine: Sammenligning af testkapacitet

Typen af universel testmaskine har stor indflydelse på, hvilke test der er praktiske. Tabellen nedenfor opsummerer de vigtigste forskelle:

Specialiserede tests udført med armaturer og tilbehør

Alsidigheden af en UTM udvides dramatisk gennem udskiftelige armaturer og miljøkamre. Med det rigtige tilbehør kan følgende specialiserede test også udføres:

Krybe- og stressafspændingstest

Krybetest påfører en konstant belastning over en længere periode (timer til uger) for at måle tidsafhængig deformation. Stress afspændingstest holder en fast deformation og overvåger faldet i stress. Disse er kritiske for polymerer, loddesamlinger og højtemperaturlegeringer .

Test af høj og lav temperatur

Miljøkamre monteret på UTM'er tillader test fra -70°C til 350°C , der muliggør evaluering af materialer i driftstemperaturområder. Dette er vigtigt for flykomponenter, pakninger til biler og kølekædeemballage.

Tekstil- og garntrækprøvning

Med pneumatiske eller kapstangreb tester UTM'er individuelle garner, vævede stoffer, geotekstiler og nonwovens i henhold til standarder som ISO 13934-1 and ASTM D5034 , måling af brudkraft og forlængelse.

Medicinsk udstyr og biomekanisk testning

UTM'er bruges i vid udstrækning inden for det medicinske område til at teste suturer, stents, katetre, knogleskruer og implantater. Disse applikationer kræver overholdelse af ISO 10993 and ASTM F543 (knogleskruer). Force opløsning kan være så fin som 0,001 N til sart vævstestning.

Oversigt over industriapplikationer og standarder

Universelle testmaskiner tjener stort set alle brancher. Nedenfor er en oversigt over almindelige sektorer, udførte tests og styrende standarder:

Valg af den rigtige universelle testmaskine til dine tests

Når du vælger mellem en elektronisk universel testmaskine og en hydraulisk universel testmaskine, er de primære faktorer at overveje kraftområde, testtype og påkrævet nøjagtighed :

• Vælg en Elektronisk UTM for kræfter under 600 kN, præcise lavhastighedstest, afrivningstest, medicinsk udstyrstest og applikationer, der kræver høj forskydningsopløsning (så fin som 0,001 mm ).
• Vælg en Hydraulisk UTM til tung industriel prøvning over 600 kN, højcyklustræthed, konstruktionsstål, beton og store smedninger eller støbegods.
• Begge typer understøtter træk-, kompressions-, bøjnings-, forskydnings- og afskalningstest på tværs af hele materialespektret, når det er korrekt udstyret med armaturer.

Laboratorier, der udfører forskellige materialetests, bør sikre, at UTM-softwaren understøtter flere teststandarder samtidigt og muliggør nem omskiftning af armaturer - reducerer opsætningstiden og udvider testgennemstrømningen.