Какие испытания можно провести на универсальной испытательной машине?

А универсальная испытательная машина (УТМ) может выполнять испытания на растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг, отслаивание, усталость и твердость, охватывая подавляющее большинство оценок механических свойств, необходимых в различных отраслях. Используете ли вы Электронная универсальная испытательная машина или Гидравлическая универсальная испытательная машина Основные возможности тестирования широки, что делает UTM одним из самых универсальных инструментов в любой лаборатории по испытанию материалов.

Испытание на растяжение: наиболее распространенное применение

Испытание на растяжение является наиболее часто выполняемым испытанием на универсальной испытательной машине. Образец разрывается с контролируемой скоростью до тех пор, пока он не сломается. Ключевые измеряемые параметры включают в себя:

• Предельная прочность на разрыв (UTS) — максимальное напряжение, которое может выдержать материал.
• Предел текучести — напряжение, при котором начинается остаточная деформация
• Удлинение при разрыве — мера пластичности
• Модуль Юнга (модуль упругости) — жесткость материала

Испытания на растяжение применяются к металлам, пластмассам, резине, текстилю, пленкам, клеям и композитам. Такие стандарты, как АSTM E8/E8M (металлы), ИСО 6892-1 и АSTM D638 (пластики) регулируют эти процедуры. Типичный стальной образец может иметь расчетную длину 50 мм и испытываться при скорости траверсы 2 мм/мин.

Испытание на сжатие: измерение несущей способности

Испытание на сжатие оценивает, как материал или компонент ведет себя при сжимающих (раздавливающих) нагрузках. Машина прилагает направленную вниз силу к образцу между двумя плитами. Результаты включают в себя прочность на сжатие , модуль сжатия и deformation behavior.

Общие приложения включают в себя:

• Бетонные цилиндры (прочность на сжатие обычно колеблется от от 20 до 40 МПа для стандартного конструкционного бетона)
• Пенопласт и упаковочные материалы
• Кость и биоматериалы в медицинских исследованиях
• Пружины и эластомеры

Соответствующие стандарты включают в себя АSTM C39 для бетона и ИСО 604 для пластмасс. Гидравлические универсальные испытательные машины часто используются для испытаний на сжатие с высокой силой, превышающей 500 кН , такие как конструкционный бетон и компоненты из тяжелых металлов.

Испытание на изгиб (изгиб): оценка сопротивления изгибу

Испытание на изгиб, также называемое испытанием на изгиб или испытанием на трехточечный/четырехточечный изгиб, измеряет сопротивление материала изгибающим силам. Образец опирается на две опоры, при этом нагрузка прикладывается в центре (трехточечная) или двух внутренних точках (четырехточечная).

Ключевые результаты включают в себя прочность на изгиб и модуль упругости при изгибе . Этот тест имеет решающее значение для:

• Керамика и стекло (где испытание на растяжение нецелесообразно из-за хрупкого разрушения)
• Армированные волокном композиты и панели из углеродного волокна
• Пластмассы за АSTM D790 и ИСО 178
• Древесина и строительные пиломатериалы

Например, стандартный образец полипропилена, испытанный по стандарту ISO 178, обычно имеет модуль упругости при изгибе примерно 1300–1800 МПа .

Испытание на сдвиг и кручение

Испытание на сдвиг определяет, как материал реагирует на силы, приложенные параллельно его поперечному сечению. Универсальные испытательные машины могут быть оснащены срезными приспособлениями для проведения:

• Испытания на сдвиг в один и два круга — для клеев и клеевых соединений (по ASTM D1002)
• Межламинарная прочность на сдвиг (ILSS) — для композитных ламинатов
• Испытания на сдвиг штифта — для крепежа и болтовых соединений

Испытания на кручение, которые обычно проводятся на специальных торсионных машинах, также могут проводиться на UTM, оснащенных торсионными приспособлениями для измерения модуля сдвига и поведения при скручивании до разрушения.

Тестирование на отслаивание и адгезию

Испытание на отслаивание позволяет количественно оценить прочность сцепления клейких материалов, лент, покрытий и пленок. Универсальная испытательная машина отрывает один клеевой слой от другого под определенным углом — обычно 90° или 180°. Сила отслаивания измеряется в Н/мм или Н/25 мм .

Типичные тестовые конфигурации включают в себя:

• Т-пилинг-тест (ASTM D1876) — для гибких ламинатов.
• Тест на отслаивание под углом 180° (ASTM D903) — для лент, чувствительных к давлению.
• тест на отслаивание под углом 90° — для клеев и упаковки для медицинских изделий

Электронные универсальные испытательные машины особенно хорошо подходят для испытаний на отслаивание из-за их точного контроля с низким усилием, часто измеряя усилия всего лишь 0,01 Н с тензодатчиками высокого разрешения.

Усталостные испытания на универсальных испытательных машинах

При усталостных испытаниях образец подвергается многократному циклическому нагружению, чтобы определить, как долго он выдерживает нагрузку до разрушения. Хотя существуют специальные системы испытаний на усталость, многие современные UTM, особенно сервогидравлические модели, поддерживают циклические усталостные испытания на определенных частотах.

Ключевые параметры включают в себя:

• Кривые S-N (кривые Велера) — амплитуда напряжения в зависимости от количества циклов до отказа
• Предел усталости — напряжение, ниже которого материал может выдерживать бесконечные циклы.
• Скорость распространения трещин — согласно ASTM E647

Гидравлические универсальные испытательные машины обычно работают на частотах до 10–50 Гц для усталостных испытаний, что делает их эффективными для компонентов автомобильной, аэрокосмической и строительной техники.

Испытание на твердость и вязкость разрушения

Аlthough dedicated hardness testers (Rockwell, Vickers, Brinell) are standard instruments, some UTMs can be fitted with indentation fixtures to conduct инструментальное испытание на вдавливание , одновременно предоставляя данные о твердости и модуле упругости.

Испытание на вязкость разрушения — измерение устойчивости материала к распространению трещин — также проводится на UTM. Общие методы тестирования включают в себя:

• К _ИК (вязкость разрушения при плоской деформации) согласно ASTM E399
• J-интегральное тестирование по ASTM E1820 для пластичных металлов
• CTOD (Смещение раскрытия вершины трещины) — актуально для конструкционной стали и качества сварных швов.

Электронная и гидравлическая универсальная испытательная машина: сравнение возможностей испытаний

Тип универсальной испытательной машины существенно влияет на то, какие испытания будут практичными. В таблице ниже приведены ключевые различия:

Специализированные испытания светильников и аксессуаров

Универсальность UTM значительно расширяется за счет сменных приспособлений и климатических камер. При использовании подходящих аксессуаров можно также проводить следующие специализированные тесты:

Тестирование на ползучесть и релаксацию напряжения

При испытании на ползучесть применяется постоянная нагрузка в течение длительного периода (от часов до недель) для измерения деформации, зависящей от времени. Испытания на релаксацию напряжений удерживают фиксированную деформацию и контролируют снижение напряжения. Они имеют решающее значение для полимеры, паяные соединения и жаропрочные сплавы .

Испытания при высоких и низких температурах

Экологические камеры, установленные на UTM, позволяют проводить испытания с От -70°С до 350°С , что позволяет оценивать материалы в диапазонах рабочих температур. Это важно для компонентов аэрокосмической отрасли, автомобильных прокладок и упаковки для холодильной цепи.

Испытание текстиля и пряжи на растяжение

С помощью пневматических захватов или захватов UTM тестируют отдельные нити, тканые материалы, геотекстиль и нетканые материалы на соответствие таким стандартам, как ИСО 13934-1 и АSTM D5034 , измеряя разрывную силу и удлинение.

Медицинское оборудование и биомеханические испытания

UTM широко используются в медицинской сфере для тестирования швов, стентов, катетеров, костных винтов и имплантатов. Эти приложения требуют соблюдения ИСО 10993 и АSTM F543 (костные винты). Разрешение силы может быть столь же точным, как 0,001 Н для деликатного тестирования тканей.

Обзор отраслевых приложений и стандартов

Универсальные испытательные машины подходят практически для всех отраслей промышленности. Ниже приводится краткое описание общих секторов, проведенных испытаний и руководящих стандартов:

Выбор подходящей универсальной испытательной машины для ваших испытаний

При выборе между электронной универсальной испытательной машиной и гидравлической универсальной испытательной машиной основными факторами, которые следует учитывать, являются: диапазон усилий, тип испытания и требуемая точность :

• Выберите Электронный УТМ для усилий ниже 600 кН, точных испытаний на низкой скорости, испытаний на отслаивание, испытаний медицинского оборудования и применений, требующих высокого разрешения смещения (настолько точного, как 0,001 мм ).
• Выберите Гидравлический УТМ для тяжелых промышленных испытаний с усилием выше 600 кН, многоцикловой усталости, конструкционной стали, бетона, поковок или отливок большого сечения.
• Оба типа поддерживают испытания на растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и отслаивание по всему спектру материалов при правильном оснащении приспособлениями.

Лаборатории, проводящие разнообразные испытания материалов, должны обеспечить, чтобы программное обеспечение UTM поддерживало несколько стандартов испытаний одновременно и позволяло легко менять приспособления, сокращая время настройки и увеличивая производительность испытаний.