Koji se testovi mogu izvesti na univerzalnom stroju za testiranje?

A univerzalni stroj za ispitivanje (UTM) može provoditi ispitivanja rastezanja, kompresije, savijanja, smicanja, ljuštenja, zamilia i tvrdoće — pokrivajući veliku većinu procjena mehaničkih svojstava potrebnih u svim industrijama. Bez obzira koristite li Elektronički univerzalni ispitni stroj ili a Hidraulički univerzalni ispitni stroj , osnovne mogućnosti ispitivanja su široke, što UTM čini jednim od najsvestranijih instrumenata u bilo kojem laboratoriju za ispitivanje materijala.

Ispitivanje rastezanja: najčešća primjena

Ispitivanje vlačnom čvrstoćom najčešće se izvodi na univerzalnom ispitnom stroju. Uzorak se kontroliranom brzinom razdvaja dok ne pukne. Ključni mjereni parametri uključuju:

• Krajnja vlačna čvrstoća (UTS) — najveće opterećenje koje materijal može podnijeti
• Granica razvlačenja — naprezanje pri kojem počinje trajna deformacija
• Istezanje pri prekidu — mjera rastegljivosti
• Youngov modul (modul elastičnosti) — krutost materijala

Ispitivanja vlačne čvrstoće primjenjuju se na metale, plastiku, gumu, tekstil, filmove, ljepila i kompozite. Stiardi kao što su ASTM E8/E8M (metali), ISO 6892-1 , i ASTM D638 (plastika) upravlja ovim postupcima. Tipični čelični uzorak može imati mjernu duljinu od 50 mm i biti ispitan pri brzini križne glave od 2 mm/min.

Ispitivanje kompresije: Mjerenje nosivosti

Ispitivanje kompresije ocjenjuje kako se materijal ili komponenta ponašaju pod tlačnim (gnječnim) opterećenjima. Stroj primjenjuje silu prema dolje na uzorak između dvije ploče. Rezultati uključuju čvrstoća na pritisak , tlačni modul , i deformation behavior.

Uobičajene primjene uključuju:

• Betonski cilindri (tlačna čvrstoća obično se kreće od 20 do 40 MPa za stiardni konstrukcijski beton)
• Pjena i materijali za pakiranje
• Kost i biomaterijali u medicinskim istraživanjima
• Opruge i elastomeri

Relevantni stiardi uključuju ASTM C39 za beton i ISO 604 za plastiku. Hidraulički univerzalni strojevi za ispitivanje često se preferiraju za ispitivanja prekoračenja visoke sile kompresije 500 kN , kao što su konstrukcijski beton i komponente od teških metala.

Ispitivanje savijanjem (savijanjem): Procjena otpora na savijanje

Ispitivanje savijanjem — koje se naziva i ispitivanje savijanja ili ispitivanje savijanja u tri/četiri točke — mjeri otpornost materijala na sile savijanja. Uzorak se oslanja na dva nosača dok se opterećenje primjenjuje u središtu (tri točke) ili dvije unutarnje točke (četiri točke).

Ključni rezultati uključuju čvrstoća na savijanje i modul savijanja . Ovaj test je kritičan za:

• Keramika i staklo (gdje je vlačno ispitivanje nepraktično zbog krhkog loma)
• Kompoziti ojačani vlaknima i ploče od karbonskih vlakana
• Plastika po ASTM D790 i ISO 178
• Drvena i građevinska građa

Na primjer, standardni polipropilenski uzorak testiran prema ISO 178 tipično bi pokazao modul savijanja od približno 1300–1800 MPa .

Ispitivanje smicanja i torzije

Ispitivanje smicanja određuje kako materijal reagira na sile koje se primjenjuju paralelno na njegov poprečni presjek. Univerzalni strojevi za ispitivanje mogu biti opremljeni uređajima za smicanje za provođenje:

• Ispitivanja smicanja s jednim i dva kruga — za ljepila i lijepljene spojeve (prema ASTM D1002)
• Interlaminarna čvrstoća na smicanje (ILSS) — za kompozitne laminate
• Ispitivanja smicanja igle — za pričvršćivače i vijčane spojeve

Ispitivanje torzije, iako se obično provodi na namjenskim torzionim strojevima, također se može izvesti na UTM-ovima opremljenim torzijskim priključcima za mjerenje modula smicanja i ponašanja od uvijanja do sloma.

Ispitivanje ljuštenja i prianjanja

Ispitivanje ljuštenja kvantificira snagu prianjanja ljepljivih materijala, traka, premaza i filmova. Univerzalni stroj za ispitivanje izvlači jedan spojeni sloj iz drugog pod određenim kutom — obično 90° ili 180°. Sila ljuštenja mjeri se u N/mm or N/25 mm .

Tipične testne konfiguracije uključuju:

• T-peel test (ASTM D1876) — za savitljive laminate
• Test ljuštenja od 180° (ASTM D903) — za trake osjetljive na pritisak
• Test ljuštenja od 90° — za ljepila i ambalažu za medicinske uređaje

Univerzalni elektronički strojevi za ispitivanje posebno su prikladni za ispitivanje ljuštenja zbog svoje precizne kontrole niske sile, često mjereći sile niže od 0,01 N s mjernim ćelijama visoke rezolucije.

Ispitivanje zamora na univerzalnim strojevima za ispitivanje

Ispitivanje zamora podvrgava uzorak ponovljenom cikličkom opterećenju kako bi se odredilo koliko dugo podnosi naprezanje prije kvara. Iako postoje namjenski sustavi za ispitivanje zamora, mnogi moderni UTM-ovi — posebno servo-hidraulički modeli — podržavaju cikličko ispitivanje zamora na definiranim frekvencijama.

Ključni parametri uključuju:

• S-N krivulje (Wöhlerove krivulje) — amplituda naprezanja u odnosu na broj ciklusa do kvara
• Granica zamora — naprezanje ispod kojeg materijal može izdržati beskonačne cikluse
• Brzina širenja pukotine — prema ASTM E647

Hidraulički univerzalni strojevi za ispitivanje obično rade na frekvencijama do 10–50 Hz za ispitivanje zamora, što ih čini učinkovitima za automobilske, zrakoplovne i građevinske komponente.

Ispitivanje tvrdoće i žilavosti loma

Iako su namjenski ispitivači tvrdoće (Rockwell, Vickers, Brinell) standardni instrumenti, neki UTM-i mogu biti opremljeni uređajima za utiskivanje za provođenje instrumentirano ispitivanje utiskivanja , pružajući podatke o tvrdoći i modulu elastičnosti istovremeno.

Ispitivanje žilavosti loma — mjerenje otpornosti materijala na širenje pukotina — također se provodi na UTM-ovima. Uobičajene metode ispitivanja uključuju:

• K _IC (žilavost loma ravnim naprezanjem) prema ASTM E399
• Ispitivanje J-integrala prema ASTM E1820 za duktilne metale
• CTOD (pomak pri otvaranju vrha pukotine) — relevantno za konstrukcijski čelik i kvalitetu zavara

Elektronički naspram hidrauličkog univerzalnog ispitnog stroja: Usporedba mogućnosti testiranja

Tip univerzalnog ispitnog stroja značajno utječe na to koja će ispitivanja biti praktična. Tablica u nastavku sažima ključne razlike:

Specijalizirani testovi koji se izvode s opremom i priborom

Svestranost UTM-a dramatično je proširena kroz izmjenjive elemente i komore za okoliš. S odgovarajućim priborom mogu se provesti i sljedeća specijalizirana ispitivanja:

Ispitivanje puzanja i opuštanja naprezanja

Ispitivanje puzanja primjenjuje konstantno opterećenje tijekom duljeg razdoblja (sati do tjedana) za mjerenje deformacije ovisne o vremenu. Testovi opuštanja naprezanja održavaju fiksnu deformaciju i prate smanjenje naprezanja. To su kritični za polimeri, lemljeni spojevi i visokotemperaturne legure .

Ispitivanje visokim i niskim temperaturama

Okolišne komore postavljene na UTM-ove omogućuju testiranje iz -70°C do 350°C , omogućujući procjenu materijala u rasponima radnih temperatura. Ovo je bitno za zrakoplovne komponente, automobilske brtve i pakiranja hladnog lanca.

Ispitivanje vlačne čvrstoće tekstila i pređe

S pneumatskim ili capstan hvataljkama, UTM testiraju pojedinačnu pređu, tkane tkanine, geotekstil i netkani materijal prema standardima kao što su ISO 13934-1 i ASTM D5034 , mjerenje prekidne sile i istezanja.

Medicinski uređaji i biomehanička ispitivanja

UTM-ovi se naširoko koriste u medicinskom području za testiranje šavova, stentova, katetera, vijaka za kosti i implantata. Ove aplikacije zahtijevaju usklađenost s ISO 10993 i ASTM F543 (vijci za kosti). Rezolucija sile može biti dobra kao 0,001 N za ispitivanje osjetljivih tkiva.

Pregled industrijskih aplikacija i standarda

Univerzalni strojevi za testiranje služe gotovo svakoj industriji. U nastavku je sažetak uobičajenih sektora, provedenih testova i važećih standarda:

Odabir pravog univerzalnog stroja za testiranje za vaše testove

Prilikom odabira između elektroničkog univerzalnog ispitnog stroja i hidrauličkog univerzalnog ispitnog stroja, primarni čimbenici koje treba uzeti u obzir su raspon sile, vrstu ispitivanja i zahtijevanu točnost :

• Odaberite Elektronički UTM za sile ispod 600 kN, precizna ispitivanja pri maloj brzini, ispitivanja odvajanja, ispitivanje medicinskih uređaja i primjene koje zahtijevaju visoku rezoluciju pomaka (kao 0,001 mm ).
• Odaberite a Hidraulički UTM za teška industrijska ispitivanja iznad 600 kN, visokociklični zamor, konstrukcijski čelik, beton i otkovci ili odljevci velikih presjeka.
• Obje vrste podržavaju testovi rastezanja, pritiska, savijanja, smicanja i ljuštenja preko cijelog spektra materijala kada je pravilno opremljen priborom.

Laboratoriji koji provode različite testove materijala trebali bi osigurati da softver UTM podržava više standarda ispitivanja istovremeno i omogućuje jednostavnu promjenu učvršćenja — smanjujući vrijeme postavljanja i povećavajući protok testiranja.