材料测试的工程设计、开发和研究依赖于实验室检测来回答问题。还需要在制造、测试,确保材料或产品达到一个预定义的规范。
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为了测量材料力学性能的压缩、紧张、弯曲或扭转,利用万能试验机。亚博网站下载本文概述了两种不同类型(液压和机电)的通用测试机和可重复性的原因,精度和分辨率收集正确的测试结果的关键。
机械测试需要一些规划的理解、执行和评价实验,除了熟悉测量系统。有时公司的测试结果不匹配结果从另一个实验室,或者他们得到的结果是不同的历史价值,即使他们的生产过程没有改变。
有两类测试机、机电、液压、负载应用的主要区别。
机电测试机器
机电机使用变速电机,齿轮减速系统和一个、两个或四个螺丝把十字头向上或向下。这个运动加载试样在压缩或紧张。
通过改变电动机的速度,可以实现多种十字头的速度。为了准确地控制十字头的速度,可以实现一个基于微处理器的闭环伺服系统。
解剖一个机电测试机器。图片来源:Admet公司——材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
专家2600万能测试机
可以在桌面或地板站配置、专家2600双列机电测试系统可以达到600 kn(137000磅力)能力。伺服电机允许用户以非常缓慢的净偏转的利率运行测试。
专家7600万能测试机
专家7600年单一列机电通用测试机,存在于三个力能力:1 kN(225磅力),2.5 kN(500磅力),5 kN(1000磅力)。这些单位特性行业最大的垂直测试空间,适合431 x520毫米空间,使它们适合测试高伸长橡胶等材料。亚博网站下载
专家5000万能测试机
专家5000系列机电测试机器功能模块化的单、双列框架组件、基础板和可拆卸的执行机构。这个设置提供了配置系统的能力的水平或垂直方向为大范围的应用程序。
ASTM D3574泡沫测试配置静态和动态测试张力和压缩方向与5000年专家系统是一种常见的配置。
专家4000微量
专家4000年机电微观测试系统是适合测试小型的组织样本,生物材料,骨头、薄膜、纤维、线程、金属、凝胶和线,等等。亚博网站下载
专家4000年industrial系统适应各种高放大成像系统,以武力能力5 kN和一个大范围的设备,控制,加热和冷却室和液体浴。
液压测试机器
一个液压试验机使用双或单作用活塞以十字头的向上或向下移动。大多数静态液压测试机器利用单作用活塞或ram。
在闭环液压伺服系统中,针阀被精确控制的电动伺服阀。手动机器,操作者调整压力补偿的孔针阀来控制加载的速度。
所有ADMET测试机器使用一个封闭的循环系统,从电动机的闭环控制器传输信息,还不断从电动机闭环控制器。
这种持续的反馈使某些变量如应力率和负载率保持在指定测试。由于他们能够立即反应可能的变化,闭环系统提供更高的精度。
分析液压试验机。图片来源:Admet公司——材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
专家1000万能测试机
专家1000伺服液压测试系统是适合测试复合材料、金属、医疗器械和植入物,织物、混凝土等材料在极高的负载能力。亚博网站下载
直接测量的力量,每一帧使用应变计负载细胞。这些框架提供了特殊的精密度和准确度,同时减少长期校准和服务成本,不需要补偿活塞摩擦等非线性。
专家1900系列配置以满足force-stroke-frequency疲劳测试应用程序的需求,而专家1600系列是专为静态测试。
快速提示
一般机电机能够更大范围的测试速度和更长的十字头位移,但液压机器生产更高力量的更符合成本效益的解决方案。
准确性、重复性和决议
这三个基本记住关于如何定义一个测试机可以测量应力和应变。
- 准确性是能够告诉十字头的真正的位置,这是任何两个十字头位置之间的最大误差。
- 之间的误差是可重复性的连续尝试移动十字头到相同的位置。重复性(精密)是十字头的能力一次又一次地回到相同的位置。
- 决议是更大的最小的可编程步骤十字头位置或十字头可以最小的机械的一步。
影响精度的因素,重复性和决议
一个好的测试工程师必须具备一个优秀的理解错误的来源可能期间推出的一个测试。在测试开始之前,测试工程师应该考虑传感器和测量仪器的选择记住的准确性和适用性。
获得准确的测量,用户应该知道如何衡量错误为了使他们远离结果。传感器是所有机械测试测量的关键。
电力传输,测试框架、控制和设备也影响传感器的重复性和准确性。加热的传感器,安装在错误的位置,或由安装螺栓变形引起测量误差。
专家2600年手工大力钳和一个轴向伸长计。图片来源:Admet公司——材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
安装一个传感器的最重要的考虑是在哪里安装它,以确保准确测量所需的数量。要考虑的一件事是是否应该安装在传感器的输入或输出端传输。
系统的分辨率会增加一个因素等于传动比如果传感器安装在传动和电机的输入端。然而,反弹和遵从性传播,测试框架,滚珠丝杆、腰带、控制和设施也会影响传感器的输出。
如果传感器安装在输出端传输的另一方面,它将更准确地测量过程,但该决议会减少。
传感器位置在ASTM D790塑料弯曲测试
ASTM D790治理的决心无钢筋的弯曲模量和增强塑料。测试设置需要加载的三点弯曲夹具鼻子中途之间的支持。
加载鼻子接触矩形试样点4和直接连接到负载细胞。试验程序由偏转标本,直到达到最大应变或直到断裂发生在试样的表面。
三点弯曲试验设置在双列专家2600人。图片来源:Admet公司——材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
割线模量、切线模量和共鸣感兴趣的模量是三个属性。所有三个需要准确力和弯曲应变测量,以获得适当的模量读数。
力测量应该准确地代表作用力如果负载细胞验证符合ASTM E4精度要求。弯曲应变直接相关的偏转标本在中途之间的支持。
示例1 -使用旋转编码器安装在电机测量弯曲应变
大多数现代机电测试机器使用旋转编码器测量线性十字头位置安装在马达。
直角传输、移动十字头、圆锥滚子轴承、电机轴、同步带、ballnut、滚珠丝杆、负载细胞和加载的鼻子是旋转编码器和试样。力是应用于标本时,应变测量误差提出了以下:
- 在同步传动皮带,扭转合规和机械反弹直角交配齿轮之间传播。
- ballnuts反弹。当在卸载条件下,重力会导致ballnuts球轴承的接触上轴承座圈。当应用压缩负荷超过的重量移动十字头,加载鼻子和负载细胞,球轴承将切换到联系下轴承。
- 合规的移动十字头、加载的鼻子、负载细胞,标本支持和机器基础。没有真正严格的机械组件,每个组件可以被认为是一个春天。
- 在电机轴扭转合规由于应用扭矩。可以把电机轴与一定量的扭力弹簧扭转刚度,因为没有机器组件是真正的刚性。
- 遵从性和滚珠丝杆的导程误差。压缩负荷应用于标本将创建一个拉伸载荷的滚珠丝杆将导致他们伸展。
- 合规的圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承变形non-linearily,特别是在负载评级的一小部分。预压轴承造成比例较小的偏转量但可能会降低移动十字头的有效的可重复性和决议。
记住这些要点,关键问题是:“有多大的总误差相比,压力我试图衡量?“没有明确的答案,但该技术测量弯曲应变可以使用如果机器的整体刚度远远大于试样的刚度。
之前的弯曲应变测量电机编码器的仔细分析测试设置在秩序。
注意:如果一个可以替代的试样与试样无限刚性,负载与应变曲线的旋转编码器将非线性。非线性使它很难在地图上标出机器软件中的错误。
示例2 -使用一个线性位移传感器之间的移动到顶十字头和弯曲应变测量
第二个方法测量弯曲应变能之间的线性位移传感器安装移动十字头和支架顶部。这是B在上图中显示为位移。对于这个安排,当力量应用于标本,应变测量引入的错误:
- 合规的负载细胞,加载的鼻子,十字头移动,标本支持和机器基础
- 合规的滚珠丝杆
- 合规的圆锥滚子轴承
- 在ballnuts反弹
随着位移传感器是近比旋转编码器标本,有更少的错误来源。然而,像示例1,没有明确的答案是否引入的错误通过测量移动十字头和支架之间的相对运动是足够小是无关紧要的。仔细分析测试设置和结果的顺序。
建议测量弯曲应变的技术
当中概述的技术用来测量弯曲应变作为例子1和2是不够的,一个设备的措施之间的相对位移的支持和机器之间的标本中途基地通常使用。挠度计就是这样一种设备。
介绍了错误的合规支持和机器底座通常很多小于试样的弯曲应变。技术与测量误差最小的需要将两个酒吧的两侧分1和2的标本,上图。
点1和2是支持和驻留在中性轴的正上方的标本。酒吧只接触标本分1和2,保持连续和轻负荷时应用于标本。然后贴在一个线性转换器之间的酒吧中途支持和挠度的计算样本点4。
结论
包括所有实验测量错误。在开始测试之前,一个好的测试工程师总是问一个问题:“是我的测量误差足够小不重要吗?”很好地理解的误差的来源和大小是进行准确测量的关键。
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