Welke tests kunnen worden uitgevoerd op een universele testmachine?

EEN universele testmachine (UTM) kan trek-, compressie-, buig-, afschuif-, afpel-, vermoeidheids- en hardheidstests uitvoeren - waarmee de overgrote meerderheid van de evaluaties van mechanische eigenschappen wofdt gedekt die in verschillende sectoren vereist zijn. Of u nu een Elektronische universele testmachine of een Hydraulische universele testmachine zijn de kerntestmogelijkheden breed, waardoor de UTM een van de meest veelzijdige instrumenten is in elk materiaaltestlaboratorium.

Trekproeven: de meest voorkomende toepassing

Trekproeven zijn de meest uitgevoerde testen op een universele testmachine. Het monster wordt met een gecontroleerde snelheid uit elkaar getrokken totdat het breekt. De belangrijkste gemeten parameters zijn onder meer:

• Ultieme treksterkte (UTS) — de maximale spanning die een materiaal kan weerstaan
• Opbrengststerkte — de spanning waarbij permanente vervorming begint
• Verlenging bij breuk - een maatstaf voor ductiliteit
• Young's modulus (elastische modulus) — stijfheid van het materiaal

Trekproeven zijn van toepassing op metalen, kunststoffen, rubber, textiel, films, lijmen en composieten. Normen zoals EENSTM E8/E8M (metalen), ISO6892-1 , en EENSTM D638 (kunststoffen) beheersen deze procedures. Een typisch staalmonster kan een meetlengte van 50 mm hebben en worden getest met een kruiskopsnelheid van 2 mm/min.

Compressietesten: het meten van het draagvermogen

Compressietests evalueren hoe een materiaal of onderdeel zich gedraagt onder drukbelastingen (verbrijzelingsbelastingen). De machine oefent een neerwaartse kracht uit op het preparaat tussen twee platen. Resultaten omvatten druksterkte , compressiemodulus , en deformation behavior.

Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer:

• Betonnen cilinders (druksterkte varieert gewoonlijk van 20 tot 40 MPa voor stenaard constructief beton)
• Schuim en verpakkingsmaterialen
• Bot en biomaterialen in medisch onderzoek
• Veren en elastomeren

Relevante normen omvatten EENSTM C39 voor beton en ISO604 voor kunststoffen. Hydraulische universele testmachines hebben vaak de voorkeur voor compressietests met hoge kracht 500 kN , zoals constructief beton en zware metalen onderdelen.

Buigtesten (buigtesten): buigweersten evalueren

Buigtesten, ook wel buigtest of driepunts-/vierpuntsbuigtest genoemd, meten de weersten van een materiaal tegen buigkrachten. Het monster rust op twee steunen terwijl er een belasting wordt uitgeoefend op het midden (driepunts) of op twee binnenste punten (vierpunts).

De belangrijkste resultaten omvatten buigsterkte en buigmodulus . Deze test is van cruciaal belang voor:

• Keramiek en glas (waar trekproeven onpraktisch zijn vanwege brosse breuk)
• Vezelversterkte composieten en koolstofvezelpanelen
• Kunststof per EENSTM D790 en ISO178
• Hout en bouwhout

Een standaardpolypropyleenmonster dat is getest volgens ISO 178 zou bijvoorbeeld doorgaans een buigmodulus vertonen van ongeveer 1.300–1.800 MPa .

Afschuif- en torsietests

Afschuiftests bepalen hoe een materiaal reageert op krachten die parallel aan de dwarsdoorsnede worden uitgeoefend. Universele testmachines kunnen worden uitgerust met afschuifbevestigingen voor het uitvoeren van:

• Afschuiftesten met enkele en dubbele overlapping — voor lijmen en lijmverbindingen (volgens ASTM D1002)
• Interlaminaire schuifsterkte (ILSS) — voor composietlaminaten
• Pin-afschuiftesten — voor bevestigingsmiddelen en boutverbindingen

Torsietests kunnen, hoewel ze doorgaans worden uitgevoerd op speciale torsiemachines, ook worden uitgevoerd op UTM's die zijn uitgerust met torsiehulpstukken om de afschuifmodulus en het gedrag bij verdraaiing tot falen te meten.

Afpel- en hechtingstests

Afpeltesten kwantificeren de hechtsterkte van lijmmaterialen, tapes, coatings en films. De universele testmachine trekt de ene verbonden laag van de andere onder een gedefinieerde hoek – gewoonlijk 90° of 180°. De afpelkracht wordt gemeten in N/mm or N/25mm .

Typische testconfiguraties zijn onder meer:

• T-peel-test (ASTM D1876) — voor flexibele laminaten
• 180° afpeltest (ASTM D903) — voor drukgevoelige banden
• 90° afpeltest — voor lijmen en verpakkingen voor medische hulpmiddelen

Elektronische universele testmachines zijn bijzonder geschikt voor afpeltesten vanwege hun nauwkeurige controle bij lage kracht, waarbij vaak krachten worden gemeten die zo laag zijn als 0,01 N met loadcellen met hoge resolutie.

Vermoeidheidstesten op universele testmachines

Vermoeidheidstests onderwerpen een monster aan herhaalde cyclische belasting om te bepalen hoe lang het bestand is tegen spanning voordat het bezwijkt. Hoewel er speciale vermoeidheidstestsystemen bestaan, ondersteunen veel moderne UTM's, vooral servohydraulische modellen, dit cyclische vermoeidheidstesten op gedefinieerde frequenties.

Belangrijke parameters zijn onder meer:

• S-N-curven (Wöhler-curven) — spanningsamplitude versus aantal cycli tot bezwijken
• Vermoeidheidslimiet — spanning waaronder het materiaal oneindige cycli kan doorstaan
• Voortplantingssnelheid van scheuren — volgens ASTM E647

Hydraulische universele testmachines werken doorgaans met frequenties tot 10–50 Hz voor vermoeiingstests, waardoor ze effectief zijn voor componenten in de automobiel-, ruimtevaart- en constructietechniek.

Hardheids- en breuktaaiheidstesten

EENlthough dedicated hardness testers (Rockwell, Vickers, Brinell) are standard instruments, some UTMs can be fitted with indentation fixtures to conduct geïnstrumenteerde indentatietesten , waarbij tegelijkertijd gegevens over de hardheid en de elasticiteitsmodulus worden verstrekt.

Breuktaaiheidstesten – het meten van de weerstand van een materiaal tegen scheurvoortplanting – worden ook uitgevoerd op UTM's. Veel voorkomende testmethoden zijn onder meer:

• K _IC (vlak-rek breuktaaiheid) volgens ASTM E399
• J-integraal testen per ASTM E1820 voor ductiele metalen
• CTOD (Verplaatsing scheurtipopening) — relevant voor constructiestaal en laskwaliteit

Elektronische versus hydraulische universele testmachine: vergelijking van testmogelijkheden

Het type universele testmachine heeft grote invloed op welke tests praktisch zijn. De onderstaande tabel vat de belangrijkste verschillen samen:

Gespecialiseerde tests uitgevoerd met armaturen en accessoires

De veelzijdigheid van een UTM wordt dramatisch uitgebreid door verwisselbare armaturen en klimaatkamers. Met de juiste accessoires kunnen ook de volgende gespecialiseerde tests worden uitgevoerd:

Kruip- en stress-ontspanningstesten

Kruiptesten passen een constante belasting toe over een langere periode (uren tot weken) om tijdsafhankelijke vervorming te meten. Spanningsrelaxatietests houden een vaste vervorming vast en monitoren de afname van de spanning. Deze zijn van cruciaal belang voor polymeren, soldeerverbindingen en legeringen voor hoge temperaturen .

Testen op hoge en lage temperaturen

Op UTM's gemonteerde klimaatkamers maken testen mogelijk -70°C tot 350°C , waardoor evaluatie van materialen in operationele temperatuurbereiken mogelijk is. Dit is essentieel voor lucht- en ruimtevaartcomponenten, autopakkingen en koelketenverpakkingen.

Trekproeven op textiel en garen

Met pneumatische of kaapstandergrepen testen UTM's individuele garens, geweven stoffen, geotextiel en non-wovens volgens normen zoals ISO 13934-1 en EENSTM D5034 , het meten van breekkracht en rek.

Medische apparatuur en biomechanisch testen

UTM's worden op medisch gebied veel gebruikt om hechtingen, stents, katheters, botschroeven en implantaten te testen. Deze toepassingen vereisen naleving van ISO10993 en EENSTM F543 (botschroeven). De krachtresolutie kan zo fijn zijn als 0,001 N voor het testen van delicate weefsels.

Overzicht van industriële toepassingen en normen

Universele testmachines bedienen vrijwel elke branche. Hieronder vindt u een samenvatting van veelvoorkomende sectoren, uitgevoerde tests en geldende normen:

Het kiezen van de juiste universele testmachine voor uw tests

Bij het kiezen tussen een elektronische universele testmachine en een hydraulische universele testmachine zijn de belangrijkste factoren waarmee u rekening moet houden: krachtbereik, testtype en vereiste nauwkeurigheid :

• Kies een Elektronische UTM voor krachten onder 600 kN, nauwkeurige tests bij lage snelheid, afpeltesten, testen van medische apparatuur en toepassingen die een hoge verplaatsingsresolutie vereisen (zo fijn als 0,001 mm ).
• Kies een Hydraulische UTM voor zware industriële tests boven 600 kN, hoge-cyclische vermoeiing, constructiestaal, beton en smeed- of gietstukken met grote doorsneden.
• Beide typen ondersteunen trek-, compressie-, buig-, afschuif- en afpeltesten over het volledige materiaalspectrum, mits op de juiste manier uitgerust met armaturen.

Laboratoria die diverse materiaaltests uitvoeren, moeten ervoor zorgen dat de UTM-software meerdere teststandaarden tegelijkertijd ondersteunt en een gemakkelijke omschakeling van de armatuur mogelijk maakt, waardoor de insteltijd wordt verkort en de testdoorvoer toeneemt.