Hvilke tester kan utføres på en universell testmaskin?

A universell testmaskin (UTM) kan utføre strekk-, kompresjons-, bøynings-, skjær-, avskalling-, utmattelses- og hardhetstester – som dekker det stellere flertallet av mekaniske egenskapsevalueringer som kreves på tvers av bransjer. Enten du bruker en Elektronisk universell testmaskin eller a Hydraulisk universell testmaskin , er kjernetestingsmulighetene brede, noe som gjør UTM til et av de mest allsidige instrumentene i ethvert materialtestinglaboratorium.

Strekktesting: Den vanligste applikasjonen

Strekktesting er den hyppigst utførte testen på en universell testmaskin. Prøven trekkes fra hverogre med kontrollert hastighet til den sprekker. Viktige parametere som måles inkluderer:

• Ultimate strekkfasthet (UTS) — den maksimale påkjenningen et materiale tåler
• Flytestyrke — spenningen som permanent deformasjon begynner ved
• Forlengelse ved brudd — et mål på duktilitet
• Youngs modul (elastisk modul) — materialets stivhet

Strekkprøver gjelder for metaller, plast, gummi, tekstiler, filmer, lim og kompositter. Stogarder som f.eks ASTM E8/E8M (metaller), ISO 6892-1 , og ASTM D638 (plast) styrer disse prosedyrene. En typisk stålprøve kan ha en mållengde på 50 mm og testes ved en krysshodehastighet på 2 mm/min.

Kompresjonstesting: Måling av bæreevne

Kompresjonstesting evaluerer hvordan et materiale eller en komponent oppfører seg under trykkende (knusende) belastninger. Maskinen påfører en nedadgående kraft på prøven mellom to platen. Resultatene inkluderer trykkstyrke , kompresjonsmodul , og deformation behavior.

Vanlige applikasjoner inkluderer:

• Betongsylindere (trykkstyrken varierer vanligvis fra 20 til 40 MPa for stogard konstruksjonsbetong)
• Skum og emballasjematerialer
• Ben og biomaterialer i medisinsk forskning
• Fjærer og elastomerer

Relevante stogarder inkluderer ASTM C39 for betong og ISO 604 for plast. Hydrauliske universelle testmaskiner er ofte foretrukket for høykraftkompresjonstester som overskrider 500 kN , som konstruksjonsbetong og tungmetallkomponenter.

Bøyetesting (bøye): Evaluering av bøyemotstand

Bøyetesting - også kalt en bøyetest eller trepunkts/firepunkts bøyetest - måler et materiales motstand mot bøyekrefter. Prøven hviler på to støtter mens en belastning påføres i midten (trepunkts) eller to indre punkter (firepunkts).

Nøkkelutganger inkluderer bøyestyrke and bøyemodul . Denne testen er kritisk for:

• Keramikk og glass (hvor strekktesting er upraktisk på grunn av sprø brudd)
• Fiberforsterkede kompositter og karbonfiberpaneler
• Plast pr ASTM D790 and ISO 178
• Tømmer og konstruksjonstre

For eksempel vil en standard polypropylenprøve testet i henhold til ISO 178 typisk ha en bøyemodul på ca. 1300–1800 MPa .

Skjær- og torsjonstesting

Skjærtesting bestemmer hvordan et materiale reagerer på krefter som påføres parallelt med tverrsnittet. Universelle testmaskiner kan utstyres med skjærfester for å utføre:

• Single-lap og double-lap skjær tester - for lim og limte skjøter (i henhold til ASTM D1002)
• Interlaminær skjærstyrke (ILSS) — for komposittlaminater
• Pinskjær tester — for festemidler og bolteforbindelser

Torsjonstesting, mens det vanligvis utføres på dedikerte torsjonsmaskiner, kan også utføres på UTM-er utstyrt med torsjonsfester for å måle skjærmodul og vri-til-svikt-adferd.

Avskalling og vedheftstesting

Avskallingstesting kvantifiserer bindestyrken til limmaterialer, tape, belegg og filmer. Den universelle testmaskinen trekker ett bundet lag fra et annet i en definert vinkel - vanligvis 90° eller 180°. Avrivningskraft måles i N/mm or N/25mm .

Typiske testkonfigurasjoner inkluderer:

• T-peel test (ASTM D1876) — for fleksible laminater
• 180° skrelletest (ASTM D903) — for trykkfølsomme bånd
• 90° skrelletest – for lim og emballasje for medisinsk utstyr

Elektroniske universelle testmaskiner er spesielt godt egnet for avskallingstesting på grunn av deres nøyaktige lavkraftkontroll, som ofte måler krefter så lave som 0,01 N med høyoppløselige veieceller.

Utmattelsestesting på universelle testmaskiner

Utmattelsestesting utsetter en prøve for gjentatt syklisk belastning for å bestemme hvor lenge den tåler stress før svikt. Mens dedikerte tretthetstestsystemer eksisterer, støtter mange moderne UTM-er - spesielt servohydrauliske modeller - syklisk utmattelsestesting ved definerte frekvenser.

Nøkkelparametere inkluderer:

• S-N kurver (Wöhler kurver) — spenningsamplitude vs. antall sykluser til feil
• Utmattelsesgrense — påkjenninger som materialet kan tåle uendelige sykluser under
• Sprekkforplantningshastighet – i henhold til ASTM E647

Hydrauliske universelle testmaskiner opererer vanligvis ved frekvenser opp til 10–50 Hz for utmattelsestesting, noe som gjør dem effektive for bil-, romfarts- og konstruksjonstekniske komponenter.

Testing av hardhet og bruddseighet

Selv om dedikerte hardhetstestere (Rockwell, Vickers, Brinell) er standardinstrumenter, kan noen UTM-er utstyres med fordypningsarmaturer for å utføre instrumentert innrykk testing , som gir data om hardhet og elastisitetsmodul samtidig.

Testing av bruddseighet - som måler et materiales motstand mot sprekkforplantning - utføres også på UTM-er. Vanlige testmetoder inkluderer:

• K _IC (seighet på brudd i plan-tøyning) i henhold til ASTM E399
• J-integral testing i henhold til ASTM E1820 for duktile metaller
• CTOD (Crack Tip Opening Displacement) — relevant for konstruksjonsstål og sveisekvalitet

Elektronisk vs. hydraulisk universell testmaskin: Sammenligning av testkapasitet

Typen universell testmaskin påvirker i stor grad hvilke tester som er praktiske. Tabellen nedenfor oppsummerer viktige forskjeller:

Spesialiserte tester utført med inventar og tilbehør

Allsidigheten til en UTM utvides dramatisk gjennom utskiftbare armaturer og miljøkamre. Med riktig tilbehør kan følgende spesialiserte tester også utføres:

Kryp og stressavspenningstesting

Kryptesting påfører en konstant belastning over en lengre periode (timer til uker) for å måle tidsavhengig deformasjon. Stressavslappingstester holder en fast deformasjon og overvåker reduksjonen i stress. Disse er kritiske for polymerer, loddeforbindelser og høytemperaturlegeringer .

Testing av høy og lav temperatur

Miljøkamre montert på UTM-er tillater testing fra -70°C til 350°C , som muliggjør evaluering av materialer i driftstemperaturområder. Dette er essensielt for luftfartskomponenter, bilpakninger og kjølekjedeemballasje.

Strekktesting av tekstil og garn

Med pneumatiske eller capstan-grep, tester UTM-er individuelle garn, vevde stoffer, geotekstiler og ikke-vevde stoffer i henhold til standarder som ISO 13934-1 and ASTM D5034 , måler bruddkraft og forlengelse.

Medisinsk utstyr og biomekanisk testing

UTM-er er mye brukt i det medisinske feltet for å teste suturer, stenter, katetre, beinskruer og implantater. Disse applikasjonene krever samsvar med ISO 10993 and ASTM F543 (benskruer). Kraftoppløsning kan være like fin som 0,001 N for delikat vevstesting.

Oversikt over industriapplikasjoner og standarder

Universelle testmaskiner betjener praktisk talt alle bransjer. Nedenfor er et sammendrag av vanlige sektorer, utførte tester og styrende standarder:

Velg riktig universell testmaskin for testene dine

Når du velger mellom en elektronisk universell testmaskin og en hydraulisk universell testmaskin, er de primære faktorene du bør vurdere kraftområde, testtype og nødvendig nøyaktighet :

• Velg en Elektronisk UTM for krefter under 600 kN, presise lavhastighetstester, avskallingstester, medisinsk utstyrstesting og applikasjoner som krever høy forskyvningsoppløsning (så fin som 0,001 mm ).
• Velg en Hydraulisk UTM for tung industriell testing over 600 kN, høysyklustretthet, konstruksjonsstål, betong og smiing eller støpegods med stor seksjon.
• Begge typer støtter strekk-, kompresjons-, bøye-, skjær- og avskallingstester over hele materialspekteret når det er riktig utstyrt med inventar.

Laboratorier som utfører ulike materialtester, bør sikre at UTM-programvaren støtter flere teststandarder samtidig og muliggjør enkel armaturbytte – reduserer oppsetttiden og utvider testgjennomstrømningen.