Milyen teszteket lehet elvégezni egy univerzális tesztelőgépen?

A univerzális vizsgálógép (UTM) szakító-, nyomó-, hajlítási, nyírási, hámlási, kifáradási és keménységi vizsgálatokat végezhet – lefedi az iparágakban szükséges mechanikai tulajdonságértékelések túlnyomó többségét. Függetlenül attól, hogy egy Elektronikus univerzális vizsgálógép vagy a Univerzális hidraulikus vizsgálógép , az alapvető tesztelési lehetőségek szélesek, így az UTM az egyik legsokoldalúbb műszer minden anyagvizsgáló labvagyatóriumban.

Szakítóvizsgálat: A leggyakoribb alkalmazás

A szakítóvizsgálat a leggyakrabban végzett vizsgálat az univerzális vizsgálógépeken. A mintát szabályozott sebességgel széthúzzák, amíg el nem törik. A mért fő paraméterek a következők:

• Végső szakítószilárdság (UTS) — az anyag által elviselhető maximális igénybevétel
• Termőerő — az a feszültség, amelynél a maradésó alakváltozás megkezdődik
• Szakadási nyúlás — a hajlékonyság mértéke
• Young-modulus (rugalmassági modulus) - az anyag merevsége

A szakítóvizsgálatok fémekre, műanyagokra, gumikra, textíliákra, fóliákra, ragasztókra és kompozitokra vonatkoznak. Szabványok, mint pl ASTM E8/E8M (fémek), ISO 6892-1 , és ASTM D638 (műanyagok) szabályozzák ezeket az eljárásokat. Egy tipikus acélminta mérőhossza 50 mm lehet, és 2 mm/perc keresztfejsebességgel kell vizsgálni.

Kompressziós vizsgálat: teherbíró képesség mérése

A kompressziós vizsgálat azt értékeli, hogy egy anyag vagy alkatrész hogyan viselkedik nyomó (zúzó) terhelés alatt. A gép két nyomólap között lefelé irányuló erőt fejt ki a mintára. Az eredmények között szerepel nyomószilárdság , nyomó modulus , és deformation behavior.

A gyakori alkalmazások a következők:

• Betonhengerek (a nyomószilárdság általában a 20-40 MPa szabványos szerkezeti betonhoz)
• Habszivacs és csomagolóanyagok
• Csont és bioanyagok az orvosi kutatásban
• Rugók és elasztomerek

A vonatkozó szabványok közé tartozik ASTM C39 betonhoz és ISO 604 műanyagokhoz. A hidraulikus univerzális vizsgálógépeket gyakran előnyben részesítik a túl nagy erejű kompressziós teszteknél 500 kN , mint például szerkezeti beton és nehézfém alkatrészek.

Hajlítási (hajlítási) tesztelés: A hajlítási ellenállás értékelése

A hajlítási teszt – más néven hajlítási teszt vagy hárompontos/négypontos hajlítási teszt – méri az anyag hajlítóerőkkel szembeni ellenállását. A minta két támasztékon nyugszik, miközben a középpontra (hárompontos) vagy két belső pontra (négypontos) terhelés vonatkozik.

A legfontosabb kimenetek közé tartozik hajlítószilárdság és hajlítási modulus . Ez a teszt kritikus a következő esetekben:

• Kerámia és üveg (ahol a szakítóvizsgálat nem praktikus a rideg törés miatt)
• Szálerősítésű kompozitok és szénszálas panelek
• Műanyagok per ASTM D790 és ISO 178
• Fa és építőipari fűrészáru

Például az ISO 178 szerint tesztelt szabványos polipropilén minta hajlítási modulusa általában kb. 1300–1800 MPa .

Nyírási és torziós vizsgálat

A nyírási vizsgálat meghatározza, hogy egy anyag hogyan reagál a keresztmetszetével párhuzamosan kifejtett erőkre. Az univerzális vizsgálógépek nyírószerelvényekkel szerelhetők fel a következők elvégzésére:

• Egykörös és kétkörös nyírási tesztek – ragasztókhoz és ragasztott kötésekhez (ASTM D1002 szerint)
• Interlamináris nyírószilárdság (ILSS) — kompozit laminátumokhoz
• Csapnyírási vizsgálatok — kötőelemekhez és csavarkötésekhez

A torziós tesztelést, bár jellemzően erre a célra szolgáló torziós gépeken végzik, a torziós csatlakozókkal felszerelt UTM-eken is el lehet végezni a nyírási modulus és a csavarodástól a meghibásodásig terjedő viselkedés mérésére.

Hámlás és tapadás vizsgálata

A leválasztási teszt a ragasztóanyagok, szalagok, bevonatok és fóliák kötési szilárdságát számszerűsíti. Az univerzális vizsgálógép meghatározott szögben – általában 90°-ban vagy 180°-ban – lehúzza az egyik ragasztott réteget a másikról. A lehúzó erőt mértékegységben mérik N/mm or N/25 mm .

A tipikus tesztkonfigurációk a következők:

• T-peel teszt (ASTM D1876) – rugalmas laminátumokhoz
• 180°-os lehúzási teszt (ASTM D903) – nyomásérzékeny szalagokhoz
• 90°-os lehúzási teszt — orvostechnikai eszközök ragasztóihoz és csomagolásához

Az elektronikus univerzális vizsgálógépek különösen alkalmasak lehúzási tesztelésre, mivel precíz, kis erejű vezérlésük, gyakran olyan alacsony erőket is mérnek, mint 0,01 N nagy felbontású mérőcellákkal.

Fáradtságvizsgálat univerzális vizsgálógépeken

A kifáradásteszt során a mintát ismételt ciklikus terhelésnek vetik alá, hogy meghatározzák, mennyi ideig bírja a feszültséget a meghibásodás előtt. Bár léteznek speciális fáradtságvizsgáló rendszerek, sok modern UTM – különösen a szervo-hidraulikus modellek – támogatja ciklikus fáradtságvizsgálat meghatározott frekvenciákon.

A legfontosabb paraméterek a következők:

• S-N görbék (Wöhler görbék) — feszültség amplitúdója a meghibásodásig tartó ciklusok számának függvényében
• Fáradtsági határ — feszültség, amely alatt az anyag végtelen ciklusokat képes elviselni
• A repedés terjedési sebessége – ASTM E647 szerint

A hidraulikus univerzális vizsgálógépek jellemzően legfeljebb 10-50 Hz fáradtságvizsgálathoz, így hatékonyak az autóiparban, a repülőgépiparban és a szerkezeti tervezésben.

Keménység és törési szívósság vizsgálata

Bár a dedikált keménységmérők (Rockwell, Vickers, Brinell) szabványos műszerek, egyes UTM-ek felszerelhetők bemélyedésekkel, hogy végezzenek. műszeres bemélyedésvizsgálat , amely egyszerre szolgáltatja a keménységi és rugalmassági modulus adatokat.

A törési szívósság vizsgálatát – az anyag repedésterjedési ellenállásának mérését – UTM-eken is elvégzik. A gyakori vizsgálati módszerek a következők:

• K _IC (síkhúzásos törési szívósság) ASTM E399 szerint
• J-integrál tesztelése az ASTM E1820 szerint képlékeny fémekhez
• CTOD (Crack Tip Opening Displacement) — a szerkezeti acél és a hegesztés minősége szempontjából releváns

Elektronikus vs. hidraulikus univerzális vizsgálógép: A tesztelési képességek összehasonlítása

Az univerzális vizsgálógép típusa jelentősen befolyásolja, hogy mely tesztek gyakorlatiasak. Az alábbi táblázat összefoglalja a legfontosabb különbségeket:

Rögzítőkkel és tartozékokkal végzett speciális tesztek

Az UTM sokoldalúsága drámaian kibővül a cserélhető szerelvények és a környezeti kamrák révén. A megfelelő tartozékokkal a következő speciális tesztek is elvégezhetők:

Kúszás és stressz relaxációs teszt

A kúszásvizsgálat hosszabb ideig (óráktól hetekig) állésó terhelést alkalmaz az időfüggő alakváltozás mérésére. A feszültség-relaxációs tesztek rögzített alakváltozást tartanak, és nyomon követik a feszültség csökkenését. Ezek kritikusak számára polimerek, forrasztott kötések és magas hőmérsékletű ötvözetek .

Magas és alacsony hőmérsékletű tesztelés

Az UTM-ekre szerelt környezeti kamrák lehetővé teszik a tesztelést -70°C és 350°C között , amely lehetővé teszi az anyagok értékelését az üzemi hőmérsékleti tartományokban. Ez elengedhetetlen a repülőgép-alkatrészek, az autóipari tömítések és a hidegláncos csomagolások esetében.

Textil és fonal szakítóvizsgálata

A pneumatikus vagy kapaszkodó fogantyúkkal az UTM-ek szabványok szerint tesztelik az egyes fonalakat, szövött anyagokat, geotextíliákat és nem szőtt anyagokat. ISO 13934-1 és ASTM D5034 , szakítóerő és nyúlás mérése.

Orvosi eszközök és biomechanikai tesztelés

Az UTM-eket széles körben használják az orvostudományban varratok, sztentek, katéterek, csontcsavarok és implantátumok tesztelésére. Ezek az alkalmazások megkövetelik a betartást ISO 10993 és ASTM F543 (csontcsavarok). Az erőfelbontás olyan finom lehet, mint 0,001 N kényes szövetvizsgálatokhoz.

Ipari alkalmazások és szabványok áttekintése

Az univerzális vizsgálógépek gyakorlatilag minden iparágat kiszolgálnak. Az alábbiakban összefoglaljuk a gyakori szektorokat, az elvégzett teszteket és az irányadó szabványokat:

A megfelelő univerzális tesztelőgép kiválasztása a tesztekhez

Az elektronikus univerzális vizsgálógép és a hidraulikus univerzális vizsgálógép közötti választás során az elsődleges szempontokat kell figyelembe venni erőtartomány, a vizsgálat típusa és a szükséges pontosság :

• Válasszon egy Elektronikus UTM 600 kN alatti erőkhöz, precíz kis sebességű tesztekhez, lehúzási tesztekhez, orvosi eszközök teszteléséhez és nagy elmozdulási felbontást igénylő alkalmazásokhoz (olyan finom, mint 0,001 mm ).
• Válasszon a Hidraulikus UTM 600 kN feletti nehézipari vizsgálatokhoz, nagy ciklusú kifáradáshoz, szerkezeti acélhoz, betonhoz és nagy keresztmetszetű kovácsolt vagy öntvényhez.
• Mindkét típus támogatja szakító-, nyomó-, hajlítási, nyírási és lehúzási tesztek a teljes anyagspektrumon, ha megfelelően van felszerelve a lámpatestekkel.

A különféle anyagvizsgálatokat végző laboratóriumoknak biztosítaniuk kell, hogy az UTM-szoftver egyszerre több vizsgálati szabványt is támogasson, és lehetővé tegye a könnyű szerelvénycserét – csökkentve a beállítási időt és növelve a tesztelési sebességet.