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通用测试机的通用性

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-12-25

它们在春季与蒲公英一样普遍,而与瑞士军刀一样普遍。有时它们会积聚灰尘,注定会进入一个黑暗的角落,而有时它们会因为每天大量使用而被抛光成镜面。当然,我们谈论的是通用测试机(UTM)。

为什么通用?历史上,力测试机被称为拉力测试机,因为它们只能拉力。使它们适应压缩用途需要使用机械笼,将拉力转换为压缩力,从而导致其他测量误差。后来的先驱者开发了UTM,它具有无需使用适配器即可进行拉动和推动的附加功能。

今天,UTM一词已与“材料测试仪”互换使用,以反映其主要用途。UTM可测试各种材料和组件,从而为质量控制和工程人员提供有价值的数据。测试结果主要用于表征材料,但也可以用于成品和组件的通过/失败测试。 

配置UTM

UTM包含以下主要组件:

  • 称重传感器

  • 测试架

  • 编码器/线性刻度

  • 资料收集软件

  • 夹具和固定装置

1.称重传感器

基于应变计的称重传感器是UTM中大多数测量系统的核心。施加到可变形结构的应变计会在结构加载时拉伸和压缩。当应变计变形时,它们的电阻会改变,从而破坏了平衡电路中的平衡。这种不平衡是由数据采集硬件测量,放大和处理的。信号被转换为数字形式,可通过指示器和PC使用。数据以可选的度量单位表示,例如lbF,kgF和kN。

在某些基本的UTM中,称重传感器及其相关的电子设备可以用测力计代替。测力计将称重传感器和指示器集成在一个外壳中。测力计能够以比PC更高效的方式执行某些功能,例如峰值力捕获,高速数据捕获以及其他对速度和定时至关重要的实时功能。

2.测试框架

UTM的承受力范围广泛,反映了广泛的应用-从剥开一袋薯片到压碎混凝土桥架。它们可以是单列的(通常用于较小的力),也可以是双列的(用于较大的力)。大多数UTM由一个或两个导螺杆驱动,而某些机器则采用液压系统,特别是在循环测试应用中。

测力精度受称重传感器的范围和精度影响最大。UTM可以配备多种称重传感器力。例如,可以将容量为10 kN的机器与500 N称重传感器一起使用,以进行导线压接拉力测试,然后切换到10 kN称重传感器,以在金属带上进行拉伸测试。

3.编码器或线性刻度

除力外,许多应用还需要测量样品的挠度,例如弹簧和拉伸测试。在这种情况下,当螺钉上下移动十字头时,集成的编码器或线性光栅尺可以测量行进距离。在可能出现小变形的地方,例如金属的拉伸试验,引伸计可提供更好的分辨率。引伸计消除了框架和称重传感器弯曲引起的误差。引伸计物理地夹住样品上的两个点,并测量它们之间的拉伸或压缩。最近的技术包括非接触式视频和激光方法。

4.数据收集软件

在某些情况下,原始力和距离数据就足够了,但是,在许多应用中,UTM的功能会通过数据收集软件来展现,该软件以一种实用,有用的方式来计算结果。例如,弹性带的伸长测试可以用力对距离或应力对应变的曲线表示。当样品达到并超过其屈服强度时,曲线的弧线将发生变化,直到达到其极限强度,最后降至其断裂点。通过分析曲线可以得出大量信息,包括弹簧刚度,杨氏模量和许多其他值。更高级的软件包可以自动计算这些值,并覆盖以前的测试结果以进行比较。

5.夹具和固定装置

为了应对几乎无限的应用,这些年来已经开发了许多标准手柄。常见的类型包括用于织物和薄膜的平行颚式夹具,用于塑料和金属的楔形夹具,用于弹簧和泡沫的压缩板等。大多数标准手柄都使用眼端适配器来安装称重传感器,测力计和机器基座。该方法利用销钉和锁紧螺母来防止手柄松动,并为不同的测试提供了一种快速切换手柄的方法。

UTM与测力仪

尽管巨大的灰色区域跨越了力测试和材料测试之间的边界,但UTM可以满足这两种应用。它的配置,尤其是其距离测量技术和数据处理能力,决定了它是力测试仪还是材料测试仪。以下问题的答案有助于确定执行测试所需的复杂程度:

  • 是需要力还是挠度数据,还是仅需要力?

  • 是仅需要一个峰值力,还是应用程序需要力对时间或力对挠度的曲线?

  • 需要多少挠度测量?

  • 是否需要任何特定的计算,例如弹簧刚度,伸长百分比,杨氏模量等?或者,要求是否更简单-例如,最大力,断裂距离或给定距离的力?

是过度杀伤力吗?

现代测力仪能够执行历史上为UTM保留的许多功能。但是,要记住的重要考虑因素是UTM可以执行力测试,但是力测试器不能执行材料测试。

与具有相同负载能力的材料测试仪相比,力测试仪的拥有成本更低。它们是不需要复杂数据分析或引伸计的专用,定义明确的应用的理想选择。但是,测力仪的简单性可能会限制其在一组多样化且不断变化的应用程序环境中的使用。在这种情况下,即使不是每天都使用UTM的全部功能,成本效益分析仍可能使平衡有利于UTM。

保养UTM

除了标准的预防性维护程序(如导螺杆和轴承的润滑)外,校准也是UTM的最重要服务,以确保测量精度。对于某些UTM,只能在机器上现场进行校准。使用其他UTM,可以将测力计或称重传感器以及相关的电子设备拆下并发送到校准实验室。无论哪种方式,定期的校准时间表对于确保正在进行的测试都是准确的都很重要。

通过适当的维护和定期校准,UTM多年来应该是忠诚的主力军,希望随着时间的推移会发展出精细的抛光剂,而不是细小的灰尘层。


北京创诚致佳科技有限公司专业从事分析测试仪器设备的研发、生产制造、市场开发、国际贸易、销售及技术服务。