Aké testy je možné vykonať na univerzálnom testovacom stroji?

A univerzálny testovací stroj (UTM) môže vykonávať skúšky ťahom, tlakom, ohybom, šmykom, odlupovaním, únavou a tvrdosťou – pokrývajúc veľkú väčšinu hodnotení mechanických vlastností požadovaných v rôznych odvetviach. Či už používate an Elektronický univerzálny testovací stroj alebo a Hydraulický univerzálny testovací stroj Základné testovacie schopnosti sú široké, vďaka čomu je UTM jedným z najuniverzálnejších nástrojov v akomkoľvek labaleboatóriu na testovanie materiálov.

Testovanie ťahom: Najbežnejšia aplikácia

Skúška ťahom je najčastejšie vykonávaná skúška na univerzálnom skúšobnom stroji. Vzorka sa oddeľuje kontrolovanou rýchlosťou, až kým sa nezlomí. Medzi hlavné merané parametre patria:

• Konečná pevnosť v ťahu (UTS) — maximálne namáhanie, ktoré materiál dokáže vydržať
• Medza klzu — napätie, pri ktorom začína trvalá deformácia
• Predĺženie pri pretrhnutí — miera ťažnosti
• Youngov modul (modul pružnosti) — tuhosť materiálu

Skúšky ťahom sa vzťahujú na kovy, plasty, gumu, textílie, fólie, lepidlá a kompozity. Normy ako napr ASTM E8/E8M (kovy), ISO 6892-1 a ASTM D638 (plasty) riadia tieto postupy. Typická oceľová vzorka môže mať meranú dĺžku 50 mm a môže byť skúšaná pri rýchlosti krížovej hlavy 2 mm/min.

Testovanie kompresie: Meranie nosnosti

Testovanie kompresiou hodnotí, ako sa materiál alebo komponent správa pri tlakovom (drvom) zaťažení. Stroj aplikuje silu smerom dole na vzorku medzi dvoma doskami. Výsledky zahŕňajú pevnosť v tlaku , modul tlaku a deformation behavior.

Bežné aplikácie zahŕňajú:

• Betónové valce (pevnosť v tlaku sa bežne pohybuje od 20 až 40 MPa pre štaardný konštrukčný betón)
• Pena a obalové materiály
• Kosť a biomateriály v lekárskom výskume
• Pružiny a elastoméry

Príslušné normy zahŕňajú ASTM C39 na betón a ISO 604 pre plasty. Hydraulické univerzálne testovacie stroje sú často uprednostňované pre vysokotlakové kompresné testy 500 kN ako konštrukčný betón a komponenty z ťažkých kovov.

Ohybové (ohybové) testovanie: Hodnotenie odolnosti proti ohybu

Ohybové testovanie – tiež nazývané test ohybom alebo trojbodový/štvorbodový test ohybom – meria odolnosť materiálu voči ohybovým silám. Vzorka spočíva na dvoch podperách, pričom zaťaženie pôsobí v strede (trojbodové) alebo dvoch vnútorných bodoch (štvorbodové).

Medzi kľúčové výstupy patrí pevnosť v ohybe a modul pružnosti v ohybe . Tento test je kritický pre:

• Keramika a sklo (kde je skúšanie ťahom nepraktické z dôvodu krehkého lomu)
• Kompozity vystužené vláknami a panely z uhlíkových vlákien
• Plasty per ASTM D790 a ISO 178
• Drevo a stavebné rezivo

Napríklad štaardná polypropylénová vzorka testovaná podľa ISO 178 by typicky vykazovala modul v ohybe približne 1 300–1 800 MPa .

Skúšanie šmykom a krútením

Testovanie šmykom určuje, ako materiál reaguje na sily pôsobiace rovnobežne s jeho prierezom. Univerzálne testovacie stroje môžu byť vybavené strižnými prípravkami na vykonávanie:

• Šmykové skúšky s jedným a dvoma kruhmi — pre lepidlá a lepené spoje (podľa ASTM D1002)
• Interlaminárna pevnosť v šmyku (ILSS) — pre kompozitné lamináty
• Skúšky šmyku kolíkov — pre upevňovacie prvky a skrutkové spoje

Skúšky krútenia, hoci sa zvyčajne vykonávajú na vyhradených torzných strojoch, sa môžu vykonávať aj na UTM vybavených torznými prílohami na meranie šmykového modulu a správania pri skrútení pri porušení.

Testovanie odlupovania a priľnavosti

Testovanie odlupovania kvantifikuje pevnosť spojenia adhezívnych materiálov, pások, náterov a fólií. Univerzálny testovací stroj ťahá jednu lepenú vrstvu od druhej pod definovaným uhlom – bežne 90° alebo 180°. Sila odlupovania sa meria v N/mm or N/25 mm .

Typické testovacie konfigurácie zahŕňajú:

• T-peel test (ASTM D1876) — pre flexibilné lamináty
• 180° odlupovací test (ASTM D903) — pre pásky citlivé na tlak
• 90° odlupovací test — na lepidlá a obaly zdravotníckych pomôcok

Elektronické univerzálne testovacie stroje sú obzvlášť vhodné na testovanie odlupovaním, pretože majú precízne riadenie s nízkou silou, často merajú sily tak nízke ako 0,01 N so snímačmi zaťaženia s vysokým rozlíšením.

Testovanie únavy na univerzálnych testovacích strojoch

Únavové testovanie podrobuje vzorku opakovanému cyklickému zaťažovaniu, aby sa zistilo, ako dlho vydrží namáhanie pred poruchou. Aj keď existujú špecializované systémy testovania únavy, podporujú mnohé moderné UTM – najmä servohydraulické modely testovanie cyklickej únavy na definovaných frekvenciách.

Medzi kľúčové parametre patria:

• Krivky S-N (Wöhlerove krivky) — amplitúda napätia vs. počet cyklov do zlyhania
• Hranica únavy — napätie, pod ktorým môže materiál vydržať nekonečné cykly
• Rýchlosť šírenia trhlín — podľa ASTM E647

Hydraulické univerzálne testovacie stroje zvyčajne pracujú pri frekvenciách až 10-50 Hz na testovanie únavy, vďaka čomu sú účinné pre automobilové, letecké a konštrukčné komponenty.

Testovanie tvrdosti a lomovej húževnatosti

Aj keď sú špecializované tvrdomery (Rockwell, Vickers, Brinell) štandardnými prístrojmi, niektoré UTM môžu byť vybavené vrúbkovacími prípravkami na vykonávanie prístrojové testovanie vtlačkov , poskytujúce údaje o tvrdosti a module pružnosti súčasne.

Testovanie lomovej húževnatosti — meranie odolnosti materiálu voči šíreniu trhlín — sa vykonáva aj na UTM. Bežné testovacie metódy zahŕňajú:

• K _IC (rovinná deformačná lomová húževnatosť) podľa ASTM E399
• J-integrálne testovanie podľa ASTM E1820 pre tvárne kovy
• CTOD (posunutie otvárania hrotu trhliny) — relevantné pre konštrukčnú oceľ a kvalitu zvaru

Elektronický vs. Hydraulický univerzálny testovací stroj: Porovnanie testovacej schopnosti

Typ univerzálneho testovacieho stroja výrazne ovplyvňuje, ktoré testy sú praktické. V tabuľke nižšie sú zhrnuté hlavné rozdiely:

Špecializované testy vykonané s príslušenstvom a príslušenstvom

Všestrannosť UTM sa dramaticky rozširuje prostredníctvom vymeniteľných prípravkov a environmentálnych komôr. So správnym príslušenstvom je možné vykonať aj nasledujúce špecializované testy:

Testovanie tečenia a stresovej relaxácie

Skúška tečenia aplikuje konštantné zaťaženie počas dlhšieho obdobia (hodiny až týždne) na meranie deformácie závislej od času. Skúšky stresovej relaxácie držia pevnú deformáciu a monitorujú pokles napätia. Tieto sú kritické pre polyméry, spájkované spoje a vysokoteplotné zliatiny .

Testovanie pri vysokej a nízkej teplote

Environmentálne komory namontované na UTM umožňujú testovanie z -70 °C až 350 °C , umožňujúce hodnotenie materiálov v rozsahoch prevádzkových teplôt. To je nevyhnutné pre letecké komponenty, automobilové tesnenia a obaly chladiacich reťazcov.

Skúšanie pevnosti v ťahu textilu a priadze

S pneumatickými alebo navijakovými úchopmi testujú UTM jednotlivé priadze, tkané textílie, geotextílie a netkané textílie podľa noriem ako ISO 13934-1 a ASTM D5034 , meranie medznej sily a predĺženia.

Lekárske zariadenia a biomechanické testovanie

UTM sú široko používané v lekárskej oblasti na testovanie stehov, stentov, katétrov, kostných skrutiek a implantátov. Tieto aplikácie vyžadujú súlad s ISO 10993 a ASTM F543 (kostné skrutky). Rozlíšenie sily môže byť rovnako jemné ako 0,001 N na testovanie jemných tkanív.

Prehľad priemyselných aplikácií a štandardov

Univerzálne testovacie stroje slúžia prakticky v každom odvetví. Nižšie je uvedený súhrn bežných sektorov, vykonaných testov a riadiacich noriem:

Výber správneho univerzálneho testovacieho stroja pre vaše testy

Pri výbere medzi elektronickým univerzálnym testovacím strojom a hydraulickým univerzálnym testovacím strojom je potrebné zvážiť primárne faktory rozsah sily, typ testu a požadovaná presnosť :

• Vyberte si Elektronický UTM pre sily pod 600 kN, presné nízkorýchlostné testy, odlupovacie testy, testovanie zdravotníckych pomôcok a aplikácie vyžadujúce vysoké rozlíšenie posunu (tak jemné ako 0,001 mm ).
• Vyberte a Hydraulický UTM pre ťažké priemyselné skúšky nad 600 kN, vysokocyklovú únavu, konštrukčnú oceľ, betón a veľkoprofilové výkovky alebo odliatky.
• Podporujú oba typy ťahové, tlakové, ohybové, šmykové a odlupovacie skúšky v celom spektre materiálov, ak sú správne vybavené upínacími prvkami.

Laboratóriá vykonávajúce testy rôznych materiálov by mali zabezpečiť, že softvér UTM podporuje viacero testovacích štandardov súčasne a umožňuje jednoduchú výmenu prípravku – skracuje čas nastavenia a rozširuje testovaciu kapacitu.