Pięć parametrów określających rzeczywisty zakres pracy maszyny do wytrzymałości na rozciąganie

Dwie wyceny maszyny do wytrzymałości na rozciąganie mogą wyglądać niemal identycznie – ta sama wydajność, ten sam zakres prędkości, to samo oprogramowanie – a mimo to różnić się trzykrotnie pod względem tego, co faktycznie potrafią zmierzyć. Różnica ta prawie nigdy nie występuje w liczbach w nagłówkach.

W tym artykule przedstawiono pięć parametrów decydujących o tym, czy maszyna pasuje do Państwa portfolio materiałowego, w kolejności, w jakiej wpływają one na wynik testu. Jest on przeznaczony dla kupujących porównujących oferty oraz dla inżynierów, którzy muszą bronić swojego zakupu wewnętrznie.

Zacznij od raportu, który musisz wystawić

Specyfikacje maszyn są pisane po to, by je porównywać; raporty z testów są pisane po to, by je akceptować. Użytecznym punktem wyjścia jest zatem ostatnia strona przyszłego raportu — która norma, jaka wartość, jaka tolerancja.

Do badań laboratoryjnych wydłużenia przy zerwaniu folii z tworzywa sztucznego zgodnie z normą ASTM D882, przyczepności taśmy zgodnie z normą ASTM D3330 oraz rozciągania taśmy tkaniny zgodnie z normą EN ISO 13934-1 w praktyce potrzebne są trzy zupełnie różne maszyny, mimo że wszystkie trzy służą do „testów rozciągania”. Zakup jednejmaszyna do wytrzymałości na rozciąganieobjęcie wszystkich trzech jest możliwe — ale tylko jeśli pięć poniższych parametrów zostanie określonych razem.

1. Pojemność to zakres, a nie liczba

Maszyna 5 kN nie jest dokładna do 5 kN. Dokładność jest weryfikowana w określonym ułamku obciążenia, więc ogniwo wagowe o rozmiarze odpowiadającym obciążeniu szczytowemu staje się stopniowo mniej niezawodne przy siłach, przy których faktycznie testowane są folie i taśmy.

Siła szczytowa i siła robocza rzadko są tego samego rzędu wielkości. Miękka folia opakowaniowa może pęknąć przy 30 N; tkana torba z tego samego laboratorium może wymagać 2 kN. Jeśli jeden czujnik obejmuje oba, test małej siły znajduje się blisko dolnej granicy zakresu, gdzie rozdzielczość jest najgorsza, a poziom szumów jest widoczny na krzywej.

W większości laboratoriów praktyczną zasadą jest utrzymywanie rutynowych testów w górnej połowie zakresu czujnika i posiadanie drugiego czujnika o mniejszej pojemności dla cienkich materiałów. Porównując oferty, pytaj o użyteczny zakres, a nie o maksymalny.

2. Kontrola prędkości decyduje, czy Twoje dane są porównywalne

Polimery, folie i kleje są lepkosprężyste: ich mierzona wytrzymałość zależy od szybkości naciągania. Zmiana prędkości trawersy powoduje zmianę wytrzymałości na odrywanie, wydłużenia i modułu sprężystości, bez żadnych zmian w materiale.

Dlatego normy określają stałą szybkość odkształcenia, a nie średnią prędkość, i dlaczegokomputerowa maszyna do badania wytrzymałości na rozciąganiejest punktem odniesienia dla każdego laboratorium publikującego porównywalne dane. Napęd o stałej lub pojedynczej prędkości może wygenerować liczbę, ale nie może wygenerować wartości, która byłaby uzasadniona.

Sterowanie serwomechanizmem umożliwia również pracę w trybach wielopętlowych – stałego naprężenia, stałego odkształcenia, pełzania i relaksacji – które są niemożliwe w maszynie poruszającej się tylko z jedną prędkością. Jeśli w ofercie znajdują się uszczelki, uszczelnienia lub geowłókniny, jest to wymóg, a nie opcja.

3. Uchwyty decydują, co możesz przetestować

Rama jest uniwersalna; to osprzęt i uchwyty sprawiają, że maszyna nadaje się do tkanin, folii, taśmy, gumy lub papieru. Dwa laboratoria z identycznymi maszynami i różnymi zestawami uchwytów będą dawać różne wyniki dla tego samego materiału.

Najczęstszym uszkodzeniem jest szczęka, a nie próbka. Uchwyty klinowe koncentrują naprężenia i powodują przedwczesne pęknięcie w pobliżu szczęki cienkiej folii; uchwyty pneumatyczne z kontrolowanym naciskiem rozprowadzają je bardziej równomiernie; pianka lub elastomer wymagają uchwytu, który nie przecina. Testy pasków tekstylnych wymagają szczęk wystarczająco szerokich, aby utrzymać całą szerokość próbki bez poślizgu.

W przypadku testów odrywania geometria ma równie duże znaczenie jak siła: odrywanie pod kątem 90° i 180° to różne testy, a kąt ustala osprzęt – a nie maszyna. Oferta, która wymienia maszynę bez zestawu uchwytów, to oferta na połowę systemu.

4. Częstotliwość próbkowania i to, co oprogramowanie może eksportować

Siła szczytowa to pojedynczy punkt. Moduł, charakterystyka plastyczności i kształt krzywej zniszczenia zależą od gęstości próbkowania danych oraz od tego, czy oprogramowanie jest w stanie obliczyć wartości pochodne wymagane przez normę.

Dwie praktyczne kontrole. Po pierwsze, czy oprogramowanie oblicza uzyskane wyniki natywnie – wydłużenie przy określonym naprężeniu, moduł sieczny, energię zerwania – czy też operator ma dokonać późniejszej obróbki w arkuszu kalkulacyjnym, gdzie identyfikowalność po cichu znika. Po drugie, czy surowe dane można wyeksportować z nienaruszoną krzywą, ponieważ raport zawierający jedynie werdykt jest trudny do obrony, gdy klient kwestionuje partię.

5. Sztywność i ustawienie ramy

Auniwersalna maszyna wytrzymałościowaRama, która ugina się pod obciążeniem, mierzy zarówno samą siebie, jak i próbkę. W przypadku sztywnych próbek błąd jest niewielki; w przypadku folii o dużym wydłużeniu i cienkich włókien, podatność głowicy pomiarowej i nieprawidłowe ustawienie kolumn mogą powodować przesunięcie wyników o więcej niż różnice, które próbujesz wykryć między partiami.

W specyfikacji nie widać wyrównania, dlatego warto poprosić o raport weryfikacyjny, a nie rysunek ramy. W przypadku rutynowej kontroli jakości wymagania są skromne; w przypadku laboratorium wydającego akredytowane dane,ISO 7500-1weryfikacja klasy wskazań siły, wraz ze sprawdzeniem płaskości i wyrównania, stanowi dowód, na który faktycznie spojrzy osoba trzecia.

Trzy rzeczy, których brakuje w większości cytatów

• Certyfikat kalibracji i jego wzorzec odniesienia. „Dokładność ±0,5%” niewiele znaczy, jeśli nie wiemy, z czym i w jakim zakresie dokonano weryfikacji.
• Pełny asortyment uchwytów. Cena, która nie obejmuje potrzebnych Ci elementów, nie jest ceną niższą.
• Warunki licencjonowania oprogramowania i aktualizacji. Licencja na drugą stację roboczą często stanowi różnicę między jednym operatorem a działającym systemem jakości.

Krótka lista kontrolna zakupów

• Wypisz wszystkie normy, które musi spełniać Twoje laboratorium, a następnie przyporządkuj każdą z nich do zakresu siły, prędkości i rodzaju chwytu.
• Określ dwa czujniki, jeśli twoje materiały charakteryzują się siłą zrywającą większą niż około rząd wielkości.
• Wymagaj sterowania serwomechanizmem i upewnij się, że tryby wielopętlowe są uwzględnione, a nie opcjonalne.
• Poproś o demonstrację na własnym materiale, a nie na standardowej próbce stali.
• Sprawdź, czy szablon raportu odpowiada formatowi oczekiwanemu przez klientów lub jednostkę akredytującą.

Często zadawane pytania