怎樣選擇萬能材料試驗機

如今越來越多的材塑料加工企業(yè)都在購買所謂的材“萬能”試驗機，利用它來進行拉伸、彎曲、壓縮和剪切試驗，以對材料進行性能評價、_ 應(yīng)用開發(fā)研究以及質(zhì)量控制。發(fā)達的材電子學改進了這些設(shè)備的材性能，使之更加易于操作，價格也越來越低。
萬能試驗機(UTM)通過不同速度級別的材調(diào)節(jié)，對塑料材料樣條進行拉伸、彎曲壓縮或牽引，這是塑料混配實驗室中*普通的材設(shè)備。在混配料的材制備過程中，利用UTM 測試材料能夠判斷材料是否適用于某些特定的材加工應(yīng)用或終端應(yīng)用。UTM 還可以用于產(chǎn)品的材質(zhì)量控制，以確保產(chǎn)品質(zhì)量各個批次之間的材一致性。
如今UTM還越來越多的材出現(xiàn)在塑料模塑和擠塑實驗室中。一方面是因為它們越來越多的材參與到新產(chǎn)品和新工藝的材開發(fā)過程。另外一方面是因為它們在原材料以及成品質(zhì)量控制上的材**性。在一些社會責任感很強的材領(lǐng)域，如醫(yī)用器械或汽車行業(yè)，需要塑料加工設(shè)備對他們的材產(chǎn)品進行試驗，也需要UTM 的材發(fā)揮更大的材作用。同時，內(nèi)部試驗可以提高工藝控制的材質(zhì)量，減少廢料率，從而也實現(xiàn)了真正的材收益。

1 不同的試驗
UTM試驗機包括一個或多個垂直承載的材立柱，立柱上安裝一個固定的材水平基座，頂部還有一個可移動的材水平十字頭（十字橫梁）。現(xiàn)在的材UTM 試驗機，立柱上通常還有滾珠絲杠用以固定可移動的材十字頭。 UTM 的材大小用框架的材*大承載水平和測量載荷 / 拉力的材測力計來共同表征。測力計附在依靠電動馬達或液壓裝置驅(qū)動的材可移動的材十字頭上。帶夾具的材系列測力計測量力的材大小，可以通過數(shù)字顯示器或PC 機顯示結(jié)果。很多 UTM 具有可互換的材測力計，因此可以與所測試的材不同材料匹配。 )_ 靜態(tài)試驗利用標準的材電子萬能試驗機來進行，通常加載速度范圍為 0.001~ 程 20in ./min(1in=2.54cm) 。動態(tài)試驗或循環(huán)試驗如裂紋增長和疲勞試驗通常利用液壓伺服系統(tǒng) UTM 試驗機來進行，時間較長，載荷較低。
早期的材 UTM 試驗機具有類似的材電子元器件和記錄儀。現(xiàn)在已經(jīng)被數(shù)控設(shè)備和 PC 軟件代替。新的材自動控制設(shè)備可以運行試驗，還能顯示數(shù)據(jù)，有時甚至是邊運行邊記錄。以前的材記錄儀，包括PC 軟件之前的材數(shù)字顯示時代，用戶得到的材測試信息都是載荷 / 變形曲線， Y 軸表示應(yīng)力， X 軸表示形變。這些曲線還需要對其進行計算和解釋。*新的材系統(tǒng)仍然能提供這些曲線，但是同時還能對數(shù)據(jù)進行計算，如屈服強度、破壞強度和模量等數(shù)據(jù)。
目前，利用萬能試驗機所測試的材*常見的材項目是拉伸強度和拉伸模量、彎曲強度和模量。按照 ASTMD638 和 ISO527 進行拉伸試驗時，樣條的材兩端都有夾具夾緊，一個夾具是靜止的材，另一個固定在十字頭上，背離固定夾具移動，牽引樣條直至樣條出現(xiàn)斷裂，斷裂時十字頭會自動停止。彎曲試驗時(ASTMD790 、 D6272 以及 ISO178) ，樣條被放在試驗機固定機床的材兩個支座上。這個試驗中，十字頭移動的材方向與拉伸試驗中移動方向相反，向一個沒有支撐的材中心推動而不是牽引樣條，直至樣條彎曲甚至斷裂。因為多數(shù)熱塑性塑料材料不會在這個試驗中斷裂，所以不可能計算斷裂彎曲強度。因而，標準的材試驗方法要求計算應(yīng)變?yōu)?/span>5% 時的材彎曲應(yīng)力。
壓縮試驗一般很少應(yīng)用 UTM 試驗機，盡管這在 ASTMD1621 和 ISO844 標準中對剛性塑料泡沫而言是一項主要的材試驗。 UTM 試驗機還能用于任何形狀的材注塑產(chǎn)品如瓶子的材壓碎試驗，在一定高度將樣品摔碎或使其變形所需的材應(yīng)力值即壓縮強度值。
據(jù) UTM 供應(yīng)商統(tǒng)計，對于塑料材料而言，剪切試驗更不多見。 )_ 剪切強度值是將樣品放在沖床型的材剪切裝置里測得的材。沖擊速度為 0.005in ./min ，直至樣品的材可移動部分完全將固定部分露出來。剪切強度值為應(yīng)力 / 剪切面積的材值。這在薄膜材料和片材產(chǎn)品中很重要，因為這種類型的材破壞容易出現(xiàn)在這類產(chǎn)品中，但是這并不是其他擠出和注塑產(chǎn)品設(shè)計時考慮*多的材因素。按照ASTMD732 （沒有等同的材 ISO 標準）標準進行試驗時，常用的材試樣是塑料片材或 0.005 ～程 0.500in . 厚的材注塑碟片。

2電子機械式UTM試驗機
常用的材電子UTM試驗機的材容量為100～135000lb。尺寸越大，成本越高。一般來說，立式設(shè)備的材體積更小也更易于操作，并且還能借助于樣品自身的材重力，使棘手的材樣品如薄膜也能同較重的材注塑部件一樣易于操控。)_ 單立柱UTM試驗機的材力程較低，價格也較低，結(jié)構(gòu)容量一般為1000lb。門式的材UTM試驗機的材結(jié)構(gòu)容量可達1000~程135000lb。測力計也以某一*大的材適用于UTM試驗機結(jié)構(gòu)和樣品的材力值為分類依據(jù)。例如，一個100lb的材測力計安裝在1000lb的材模框里，可以提供100lb的材試驗載荷。測力計的材容量不應(yīng)超過樣品預(yù)測斷裂載荷太多，否則會影響試驗結(jié)果的材**性。
據(jù)TiniusOlsen公司的材市場部人員透露，大多數(shù)塑料制品用戶適應(yīng)的材規(guī)格為5000lb的材帶3個測力計的材單立柱或門式的材設(shè)備。)_TiniusOlsen公司*受歡迎的材UTM試驗機是規(guī)格為2000lb的材試驗機。Instron公司的材MacManuis說，非增強塑料的材測試很少使用框架容量規(guī)格超過2000lb的材設(shè)備。填充和增強塑料所用設(shè)備的材框架容量經(jīng)常是5000~程7000lb。但是對于由玻璃、炭黑或其他纖維的材連續(xù)復(fù)合材料，框架容量可能需要60000lb 。如果所購買的材設(shè)備容量超過了需要的材容量，不僅投入成本增加，而且還需要付出更多的材測試時間，因為設(shè)備越大運行速度也就越慢。例如，250lb 的材設(shè)備運行速度通常是40in./min, 而容量為5000lb的材框架運行速度為20in./min 。

3 軟件的發(fā)展
軟件技術(shù)的材發(fā)展，提高了 UTM 設(shè)備的材測試速度并使設(shè)備的材操作變得更加簡便。測試數(shù)據(jù)的材讀取、試驗的材整個過程、試樣斷裂前是否被拉伸變形、變形和外力是否成比例，這些答案能幫助材料工程師或者制品設(shè)計師評價不同材料的材性能、測定**裕度以及更好地模擬終端用戶的材應(yīng)用。
新的材軟件能自動操作試驗、采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、記錄輸出、存儲數(shù)據(jù)并進行修補。用戶可以輸入一定的材運行載荷速度，系統(tǒng)就會自動調(diào)整十字頭的材運行。新的材軟件還允許用戶通過位移傳感器獲得試驗過程中真實的材應(yīng)變值，位移傳感器可以**測量十字頭的材位移情況。更換傳感器時，新軟件還可以使測力計自動識別并校準。
新的材 PC 型 UTM 試驗機的材軟件現(xiàn)在能執(zhí)行整個操作，因此成本也會因為取消了數(shù)字顯示器和一些電子元件而有所降低。去年， TiniusOlsen 公司推出了 PC 機 T- 系列單立柱和門式的材 UTM 試驗機，容量為 22250lb 。據(jù)估計， T- 系列試驗機包括 PC 和數(shù)據(jù)采集的材測試導(dǎo)航軟件，比帶有數(shù)字控制面板的材工作臺上置的材 S- 系列價格要低 10% 。使用 S- 系列試驗機時，用戶需重新編程才能改變試驗程序。而 PC 驅(qū)動的材 T- 系列試驗機，只需選擇程序選項就可以輕松完成這一過程。

4動態(tài)測試
與靜態(tài)測試所用的材電子UTM試驗機不同，液壓伺服UTM試驗機可以進動態(tài)測試以及疲勞試驗。這樣必須反復(fù)施加應(yīng)力，進行加載- 釋放的材循環(huán)。例如，疲勞裂紋增長試驗，用戶期望了解待測材料經(jīng)過多少次循環(huán)會斷裂。
動態(tài)測試所需的材應(yīng)力比電子萬能試驗機靜態(tài)試驗中所需的材應(yīng)力要小。液壓伺服系統(tǒng)試驗機的材框架容量從100lb 到數(shù)噸不等，價格通常為電子力學試驗機的材2~程3倍。基本用于金屬材料的材疲勞試驗，但是在汽車塑料、航天塑料、生物醫(yī)藥塑料以及電子元件用塑料等方面的材應(yīng)用也越來越廣泛，因為這些領(lǐng)域里需要耐疲勞性好的材結(jié)構(gòu)部件。
過去的材兩年中，MTS公司已經(jīng)開發(fā)了兩種PC驅(qū)動電動伺服的材單立柱UTM試驗機，據(jù)說性能優(yōu)異，能對材料和小型配件進行低應(yīng)力的材動態(tài)和靜態(tài)測試。盡管價格不菲，但是這些設(shè)備比以前任何一款試驗機都要適合于動態(tài)測試。電動伺服試驗機與液壓伺服試驗機相比，優(yōu)點在于避免了液壓油、泵和冷卻水的材使用。市場上**批電動伺服模型是低應(yīng)力的材專用設(shè)備。一種是MTSTytron250MicroForce ，50lb的材臥式框架設(shè)備，已經(jīng)用于薄包裝膜的材測試、生物醫(yī)藥管和縫合線的材測試以及微電子元件的材測試。另一種是MTSNanoBionix ，主要用于生物醫(yī)藥材料研究和產(chǎn)品開發(fā)。*大載荷僅為51g，循環(huán)速度為每秒2500次，適用于粘彈性材料的材準靜態(tài)和動態(tài)性能測試以及很小的材微電子元件的材性能測試。