غالبا ما يتم بناء جهاز اختبار الشد وجهاز الاختبار العالمي (UTM) على منصات اختبار مماثلة . الفرق ليس دائما في الجهاز نفسه، بل في كيفية تكوينه وما هي الاختبارات التي يمكنه إجراؤها.
بالنسبة للمختبرات التي تشتري معدات جديدة، تتعلق الأسئلة الأكثر فائدة بطرق الاختبار، وقياس القوة، والتركيبات، ومتطلبات العينات. فهم هذه العوامل يساعد في تحديد ما إذا كان تكوين اختبار الشد المخصص كافيا أو أن استخدام UTM متعدد الأغراض سيكون استثمارا أفضل.
UTM مقابل جهاز اختبار الشد: ما الفرق الفعلي؟
آلة الاختبار العالمية هي نظام قابل للتكوين يستخدم لقياس الخصائص الميكانيكية للمواد والمكونات تحت التحميل المسيطر عليه. اعتمادا على هيكلها وملحقاتها، قد تدعم اختبارات الشد والضغط والانحناء والتقشير وغيرها من الاختبارات الميكانيكية.
عادة ما يتم تكوين أو تسويق جهاز اختبار الشد بشكل أساسي لاختبار الشد، بما في ذلك قياسات مثل قوة الشد، قوة الكسر ، والتمديد.
لكن في الواقع، تتداخل هذه الأسماء كثيرا. قد تستخدم الآلة التي تباع كمختبر شد نفس الإطار وخلية التحميل ونظام التحكم المستخدم في UTM. مع التركيبات والبرمجيات المتوافقة، قد يدعم أيضا طرق اختبار إضافية.
لذا فإن التمييز يتعلق أكثر بتكوين الاختبار المتاح منه بتقسيم ثابت بين فئتين من الآلات.
الفروقات الرئيسية من نظرة سريعة
مقارنة
آلة الاختبار العالمية (UTM)
مختبر الشد
الغرض الأساسي
اختبار ميكانيكي قابل للتكوين
اختبارات الشد بشكل أساسي
التطبيقات النموذجية
طرق الشد والضغط والانحناء وغيرها من الطرق المدعومة
قوة الشد، الاستطالة، وقوة الكسر
التركيبات
قابلة للتبادل، وخاصة بالتطبيق
عادة ما تكون مجهزة بمقابض شد
سعة الحمل
يعتمد ذلك على النموذج المختار
يعتمد ذلك على النموذج المختار
دقة القياس
يعتمد ذلك على نظام القياس
يعتمد ذلك على نظام القياس
المستخدمون النموذجيون
مختبرات متعددة الأغراض لمراقبة الجودة والبحث والتطوير
المختبرات التي تجري إجراءات شد محددة
لا تضمن أي من الأسماء قدرة معينة أو فئة دقة أو نطاق معين من وظائف الاختبار.يجب تأكيد هذه التفاصيل من التكوين الفعلي للمعدات.
جهاز واحد، تكوينات اختبار مختلفة
تأتي مرونة جهاز UTM من قدرته على استيعاب ترتيبات التحميل المختلفة، بشرط أن تمتلك الآلة القدرة اللازمة وقدرات التحكم والإكسسوارات.
فكر في ثلاثة اختبارات مخبرية شائعة .
طريقة الاختبار
التكوين النموذجي
القياس الرئيسي
اختبار الشد
قبضات الشد العلوية والسفلى
قوة الشد والتشوه
اختبار الضغط
ألواح الضغط
القوة الضاغطة والإزاحة
الانحناء بثلاث نقاط
دعامان سفليان وأنف تحميل علوي
القوة الانحنائية والانحراف
في اختبار الشد، يتم تثبيت العينة بين المقبضين وجذبها على طول محور التحميل. اختبار الضغط يستخدم ألواح لتطبيق حمل انضغاطي، بينما يتطلب الانحناء ثلاثي النقاط تركيبا بمسافات دعم محددة وأنف تحميل.
قد تشترك هذه الإجراءات في إطار آلة متوافق، لكنها لا تشترك في نفس متطلبات الاختبار.
على سبيل المثال، يتناول ASTM D638 وISO 527 اختبار الشد للبلاستيك، بينما يغطي ASTM D695 وASTM D790 اختبار الضغط والاختبار الانحنائي على التوالي. لكل طريقة متطلباتها الخاصة لتحضير العينة، وظروف التحميل ، وحساب النتائج.
إكسسوارات القياس أيضا مهمة. عندما يتطلب إجراء ما إجهادا على طول مقياس محدد، قد لا يكون إزاحة الرأس العرضي وحدها بديلا مقبولا لقياس الانفعال المحدد الطريقة.
تغيير التركيبة يمكن أن يوسع تطبيقات الآلة، لكنه لا يثبت تلقائيا ملاءمة كل معيار اختبار.
متى يكون تكوين اختبار الشد كافيا؟
يمكن أن يكون تكوين اختبار الشد المخصص خيارا عمليا عندما يقوم المختبر بإجراء محدد بشكل متكرر ولا يتطلب ذلك بشكل فوري أوضاع تحميل أخرى.
في هذه الحالة، تستحق أداء القياس ، والإمساك، والتكرار اهتماما أكبر من عدد الوظائف المدرجة في كتيب المنتج.
مراقبة جودة الأفلام البلاستيكية
يحتاج مصنع التغليف الذي يجري اختبارات شد روتينية على أفلام البوليمر الرقيقة إلى نظام مناسب لنطاق القوة المتوقع، وأبعاد العينة ، والاختبار الإجراءات.
يجب أن تمسك مقابض الفيلم بالعينة بإحكام دون التسبب في تلف مبكر. يجب أن تتوافق سرعة الاختبار، ووظائف السفر المتاحة، ووظائف التقارير أيضا مع متطلبات المختبر.
قد يوفر نظام اختبار الشد المكيف بشكل صحيح كل ما يلزم لهذا التطبيق.
اختبار شد المطاط
يمكن لعينات المطاط أن تمر بإطالة كبيرة قبل التمزق.
قد تكون الحركة الكافية، والمقابض المناسبة، وطريقة قياس الإجهاد المطلوبة أهم من اختيار آلة ذات أعلى سعة متاحة.
يمكن أن تمتلك آلة الاختبار قدرة قوة كافية ومع ذلك تكون غير مناسبة إذا لم تستطع استيعاب تمديد العينة أثناء الاختبار.
اختبار سحب المكونات الروتيني
تقوم بعض مختبرات الإنتاج باختبار مكون معين بشكل متكرر وفقا لمتطلبات قوة سحب محددة.
عندما تظل هندسة العينة وإجراءات القياس متسقة، قد يكون تكوين اختبار الشد المناسب كافيا دون الحاجة إلى دوال إضافية ل المختبر لا يتوقع استخدامه.
هذا لا يعني أن جهاز اختبار الشد المخصص أكثر دقة أو أقل تكلفة بطبيعته من UTM. تعتمد هذه الخصائص على المعدات التي يتم مقارنتها.
يجب أن يعكس قرار الشراء متطلبات الاختبار الفعلية وعبء العمل المتوقع في المختبر.
متى يجب أن تختار جهاز اختبار شامل؟
يصبح ال UTM القابل للتكوين أكثر فائدة عندما يحتاج المختبر إلى إجراء عدة طرق اختبار ميكانيكية أو يتوقع تغير متطلبات الاختبار.
تخيل مختبر مكونات السيارات الذي يقيم مواد البوليمر، والأجزاء المصبوبة ، والمكونات المجمعة. قد يشمل عمله اختبار شد لعينات البلاستيك، واختبار الضغط لأجزاء مختارة ، وثني عينات المواد بثلاث نقاط.
إذا كانت القوى المطلوبة وأبعاد والإجراءات ضمن قدرات منصة آلة متوافقة، يمكن تلبية هذه التطبيقات من خلال تركيبات مختلفة وتكوينات قياس.
هذه المرونة ذات قيمة كبيرة في مختبرات مراقبة الجودة المشتركة ومرافق البحث والتطوير حيث تختلف احتياجات الاختبار بين المشاريع.
كما يمكن أن يقلل من الحاجة لشراء إطارات آلات منفصلة لكل اختبار ميكانيكي ثابت متوافق.
ومع ذلك، لا ينبغي تفسير مصطلح "عالمي" على أنه قدرة اختبار غير محدودة.
لا يستبدل التيار الكهربائي الثابت التقليدي تلقائيا المعدات المتخصصة للاختبارات عالية التردد أو الصدمات أو العزم أو البيئة.قد تتطلب هذه التطبيقات أنظمة مخصصة أو حلول هندسية إضافية.
أي تكوين يناسب مختبرك؟
متطلبات المختبر
اتجاه الاختيار
إجراء شد ثابت واحد
أعط الأولوية لتكوين اختبار الشد المناسب
اختبار الشد والضغط
فكر في UTM قابل للتكوين
الانحناء الشدي والثلاثي النقاط
تحقق من توافق التركيبات والآلات
عدة فئات مادية
تقييم مرونة خلية التحميل والتركيبات
تغير متطلبات البحث والتطوير
فكر في احتياجات التكوين المستقبلية
الهدف ليس شراء الجهاز الذي يحتوي على أطول قائمة وظائف متاحة. واختيار نظام يمكنه تنفيذ الإجراءات المطلوبة للمختبر ضمن قدراته التشغيلية الموثقة.
لماذا مدى القوة أهم من السعة القصوى
واحدة من أهم الاعتبارات عند اختيار أي من الآلات هي العلاقة بين السعة القصوى والقوى الفعلية التي يتم قياسها.
آلة اختبار بقوة 50 كيلو نيوتن ليست تلقائيا خيارا أفضل من آلة 5 كيلو نيوتن لكل تطبيق شد.
يجبالنظر في القوة العاملة المتوقعة ، وسعة خلية الحمل، ونطاق القياس الموثق بشكل منفصل.
مثال هندسي: اختبار عينة بقوة كسر متوقعة تبلغ 2 كيلو نيوتن
تخيل مختبرا يختبر عينات بلاستيكية بقوة كسر متوقعة تبلغ حوالي 2 كيلو نيوتن.
كل من خلية تحميل بقدرة 5 كيلو نيوتن و50 كيلو نيوتن تمتلكان سعة اسمية كافية . ومع ذلك، تمثل قوة الاختبار 40٪ من سعة المستشعر الأصغر و4٪ فقط من سعة الأكبر.
المعلمة
خلية تحميل 5 كيلو نيوتن
خلية تحميل 50 كيلو نيوتن
السعة المقدرة
5 كيلو نيوتن
50 كيلو نيوتن
قوة الانكسار المتوقعة
2 كيلو نيوتن
2 كيلو نيوتن
نسبة السعة المصنفة
40٪
4٪
السعة الاسمية الكافية
نعم
نعم
أداء القياس عند 2 كيلو نيوتن
يجب التحقق منها
يجب التحقق منها
هذا الفرق يستحق المراجعة، رغم أنه لا يحدد أي حساس أكثر دقة.
السؤال ذي الصلة هو ما إذا كان نظام القياس المختار يوفر أداء مؤكدا على نطاق القوة العاملة الفعلي.
يجب على المهندسين أيضا التمييز بين ثلاث مواصفات تعامل أحيانا كمواصفات قابلة للتبادل.
سعة الإطار مقابل سعة خلية التحميل
السعة الهيكلية القصوى لإطار الآلة لا تمثل بالضرورة سعة كل خلية تحميل مثبتة عليه.
سعة خلية الحمل مقابل نطاق القياس الموثق
السعة المصنفة للمستشعر لا تحدد بمفردها أدنى قوة يتم عندها التحقق من أداء القياس المحدد.
إزاحة الرأس المتقاطعة مقابل إجهاد العينة
يمكن أن تشمل حركة الآلة التشوه والامتثال من الإطار والتركيبات ومقاعد العيدة. عندما يتطلب المعيار قياس الانفعال على طول مقياس محدد، قد يكون من الضروري وجود مقياس امتداد مناسب أو طريقة قياس محددة أخرى .
تنطبق هذه الاعتبارات بنفس القدر على المعدات التي تسوق كآلة اختبار شاملة أو مختبر شد.
النظام المناسب يجمع بين السعة الكافية وأداء القياس المناسب ، والتماسك، والحركة والتحكم في الاختبار.
أي جهاز اختبار من نوع ITM-LAB يجب أن تختار؟
يوفر ITM-LAB تكوينات شاملة لآلات الاختبار تغطي متطلبات القوة المختلفة لاختبار المواد والمكونات.
توفر قوة الاختبار المتوقعة نقطة انطلاق مفيدة عند تحديد سلسلة آلات مناسبة.
خيارات أجهزة الاختبار العالمية من ITM-LAB
النموذج
سعة القوة المتاحة
اتجاه الاختيار الأولي
RS-8010A
50 نيوتن –5 كيلو نيوتن
اختبار المواد والمكونات بقوة منخفضة
RS-8000
10–50 كيلو نيوتن
الاختبار الميكانيكي بالقوة المتوسطة
RS-8000A
100–300 كيلو نيوتن
اختبار المواد ذات القوة الأعلى
توفر هذه النطاقات السعة مرجعا أوليا بدلا من قاعدة اختيار كاملة.
يجب التحقق من التكوين النهائي مقابل القوة المتوقعة، وأبعاد العينة، وطريقة الاختبار، ومتطلبات التحرك المتاحة، ومتطلبات الإمساك، ونطاق القياس المؤكد.
بالنسبة للمختبرات التي تقارن بين الآلات المختلفة، من المفيد تحديد المعلومات التالية قبل الشراء:
-
طرق الاختبار المطلوبة والمعايير المعمول بها.
-
قوى اختبار طبيعية وأقصى متوقعة.
-
أبعاد العينة ومتطلبات الإمساك.
-
قياس
السفر والسرعة والتشوه المطلوبة.
-
تم التحقق من نطاق قياس القوة للتكوين المختار.
فهم واضح لهذه المتطلبات يجعل من السهل تحديد سلاسل الأجهزة والإكسسوارات المناسبة.
الخاتمة
بالنسبة لمختبر يجري إجراء شد ثابت، قد يكون كل ما هو مطلوب هو تكوين اختبار الشد المناسب . يصبح UTM القابل للتكوين أكثر فائدة عندما تحتاج اختبارات ميكانيكية مختلفة إلى مشاركة نفس منصة الجهاز.
لا ينبغي اتخاذ أي خيار بناء على سعة الآلة أو مصطلحات المنتج فقط. طريقة الاختبار، ونطاق قوة العمل، والتركيبات، ومتطلبات القياس تحدد ما إذا كان النظام مناسبا.
حدد الاختبار أولا. اختر الجهاز ثانيا.
استكشف ITM-LAB Universal Testing Machines لمقارنة التكوينات المتاحة ل طلبك.
