Испытательные машины

Механические и эксплуатационные свойства материалов имеют очень важную роль в использовании конструкций и изделий. Чтобы правильно выбрать конструкционный материал, необходимо знать и понимать, как он отреагирует на внешние механические или термомеханические нагрузки в процессе эксплуатации.

Сегодня испытательные машины в продаже пользуются широким спросом и популярностью в строительной отрасли. На рынке множество строительных фирм и компаний, поэтому менеджмент этих структур заинтересован в контроле качества материалов. При нынешней конкуренции во всех отраслях деятельности довольно быстро можно оказаться на обочине бизнеса.

Наиболее востребованными сегодня есть следующие испытательные устройства: лабораторные машины для сжатия и растяжения, вибростолы, термокамеры. Вибростолы – одно из самых широко распространённых испытательных оборудований. Их применяют как в лабораториях различного профиля, так и в производственных процессах. Основной сферой применения вибростолов есть уплотнение проб цемента. Кроме этого, они применяются при уплотнении различных строительных материалов, а также смесей из асфальтобетона.

Прессы используют для проведения статических испытаний на сжатие различных видов стройматериалов, проб бетонов, смесей из асфальтобетона и других материалов. Применение прессов – это ремонтные, дорожно-строительные организации, лаборатории заводов, НИИ, различные специализированные учебные заведения, производственные предприятия строительных материалов.

С помощью современных машин стало возможным проведение испытаний в широчайшем спектре материалов. От тончайших плёнок и бумаги до металлов и композитов. От хрупких моноволокон до высокопрочных сплавов. Все машины оборудованы встроенными измерительными приборами и приспособлениями для создания нагрузок. С помощью таких устройств можно проводить статические, динамические испытания, а также применять циклические нагрузки.

На сегодняшний день испытательные машины – современное универсальное оборудование. С его помощью можно проводить испытания материалов и образцов изделий. Выводы, которые получены в результате этих испытаний, имеют неоценимое значение в научно-исследовательских и промышленно-производственных целях. С помощью этих машин проводят как общеизвестные испытания (растяжение или сжатие), так и специфические (многоточёчный изгиб). Кроме этого существует ещё целый ряд различных испытаний. Они оснащены компьютерным обеспечением, которое максимально упрощает само испытание, позволяет контролировать испытательные параметры и качественно обрабатывать результаты. Используются машины и в учебных заведениях технического профиля.

Установки для испытаний на кручение или кручение с изгибом – разновидность машин, который следует выделить отдельно. С их помощью моделируют нагрузки, какие очень часто испытывает конструкция в реальности. При этом моделируемые нагрузки задаются по циклическим параметрам. В процессе испытания фиксируется и контролируется сила натяжения, момент вращения, количество оборотов, углы кручения и скорость вращения. Кроме этого можно приложить усилие перпендикулярно или под углом к оси объекта, испытуемого в данный момент.

Отдельной группой существуют и устройства специального назначения. Это машины, выполняющие необычные испытания готовой продукции: шприцов, фармацевтических ампул, клавиатуры для компьютеров, автомобильных компонентов, упаковочных материалов, пищевых продуктов.

Разновидности испытаний при определении физических свойств материалов: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, усталость, твёрдость, удар, отслаивание, износ и трение, ползучесть/релаксация напряжений, реология, сдвиг, тепловые испытания, циклические испытания.

По способностям приложения нагрузки испытательные машины делятся:

• Рабочая нагрузка (свыше 2000 кН);
• Энергия удара (свыше 450 Дж);
• Крутящий момент (свыше 250 Нм);

По конструктиву устройства подразделяются на несколько разновидностей:

• Настольные;
• Напольные.
• Рассмотрим подробнее разновидности нагрузок, применяемых при испытаниях и машины, используемые при этом. Не будем останавливаться на каких либо отдельных машинах. На рынке великое множество и машин и производителей. Для выбора нужного механизма необходимо понимать общий принцип испытания.

Растяжение

Испытательные машины, подвергающие образцы усилию растяжения называются разрывные машины. Их используют для определения предела прочности при растяжении разнообразных материалов: металлов, пластмасс и т.д. Нагрузка растяжения создаётся с использование разнообразных технологий. В настольных разрывных машинах в большинстве случаев используют электромеханические системы приложения усилий. Для больших усилий необходимы гидравлические испытательные системы. Но такие машины более объёмны и изготавливаются в напольном варианте. Также разрывные машины обеспечивают различную скорость приложения нагрузки. Так, например, при испытании хрупких материалов задаётся постоянная скорость нагружения. Для образцов из прочных материалов – постоянная скорость деформации.

Сжатие

Испытания служат для фиксации предела прочности на сжатие различных материалов. От бетона до композитных материалов. Применяются различные машины, имеющие в своём арсенале функции пресса. Могут быть спроектированы с функцией установки стабилометра, а также устройства для выделения влаги.

Изгиб

Служат для определения прочности на изгиб разнообразных материалов. В процессе эксплуатации множество конструкций подвержены действию изгибающих моментов. В результате чего образуется вид деформации – изгиб.

Кручение

Испытания проводят для исследования свойств в процессе скручивания испытуемых элементов – от крепёжных деталей до медицинских устройств. Машины, на которых проводят испытания на скручивание, состоят из моделей и для стандартных испытаний, и для многоосных (одновременное растяжение и скручивание). Испытательные машины на скручивание при малых рабочих нагрузках могут иметь линейный крестовый суппорт. Он обеспечивает достаточную жёсткость кручения при обеспечении низкого значения коэффициента осевого трения. Машины для выполнения испытаний на скручивание при средних рабочих нагрузках могут иметь в своей конструкции раму высокой крутящей жёсткости. Все системы таких машин оборудованы блокировочным предохранительным кожухом патрона.

Усталость

Испытания для изучения характеристик термомеханической усталости различных материалов бывают малоцикловые и многоцикловые. При помощи аппаратов для испытаний на усталость материала проводят широкий диапазон испытаний:

• на высокоцикловую усталость;
• на малоцикловую усталость;
• на распространение трещин;
• на вязкость разрушения и другие.
• К системам можно присоединить дополнительное оборудование, что позволит провести настройки для усталостных испытаний с высокими или низкими нагрузками.

Твёрдость

Испытания позволяют определить характеристики твёрдости разнообразных материалов. Эти испытательные машины чаще всего используют в автомобильной, транспортной, аэрокосмической промышленности и металлургии. Определение твёрдости проводят по шкалам Кнупа, Роквелла, Викерса и Бринелля. Есть возможности проводить как стандартные, так и поверхностные измерения твёрдости.

Удар

При помощи ударных испытаний исследуют ударную стойкость разнообразных материалов - от пластмасс, металлов и до композиционных материалов. В данных системах для создания удара используют различные технологии: удар маятником, падающим грузом, применение нагрузки, изменяющиеся с высокой скоростью. Также можно проводить испытания по методам Изода и Шарпи.

Отслаивание, износ, трение

Исследование трения или износа применяют для исследования характеристик прочности на отрыв разных материалов, от адгезивов до пластмассовой плёнки.

Ползучесть/релаксация напряжений

Такие эксперементы применяются для исследования релаксации напряжений в веществе. В материале, который длительное время подвергается постоянной деформации, возникают внутренние напряжения. Уменьшение этих напряжений (релаксация) имеет очень важное значение для срока службы материала или изделия.

Реология

Данные испытания проводят для определения значений текучести материалов. Современные испытательные машины позволяют точно определить линейную и объёмную скорости текучести расплава. Это те данные, которые необходимы для контроля качества термопластиков с точки зрения реологии. Реометры выпускают в настольном и напольном исполнении. С их помощью измеряют реологические изменения материалов при всевозможных условиях. За счёт ассортимента доступных приспособлений испытания позволяют имитировать процессы литьевого прессования, экструзии, литья с раздувом, получения плёнки экструзией с раздувом.

Сдвиг

Испытания на срез служат для определения характеристик сдвиговой прочности разнообразных материалов при нагружении их противоположными усилиями.

Тепловые испытания

Проведение тепловых испытаний позволяет с высокой точностью измерить термические свойства пластических материалов. Например, определить температуру изгиба под нагрузкой или температуру размягчения. В наличии имеются испытательные машины, позволяющие выполнять испытания исследуемых образцов в температурном диапазоне до 500°C.

Циклические испытания

Эти испытания проводят для изучения характеристик образцов и материалов в различных условиях эксплуатации. Циклическая сила может быть приложена в осевом направлении или при изгибе (испытательная машина Мура).

Следует также отметить, что современные машины, в большинстве случаев, универсальны и позволяют проводить на одной установке разные виды испытаний. При этом возможно совмещение и материал или образец можно подвергать одновременно нескольким видам нагрузки. Они оснащены компьютерами, что обеспечивает автоматическое течение процесса испытания. Теперь мы автоматически обрабатываем результаты испытаний и представляем их с помощью протоколов, графиков, диаграмм. Разновидности испытательных машин отличаются между собой возможностями, типами электроники, функциями и исполнением. Для выбора испытательной машины необходимо соизмерить её возможности с теми задачами, какие необходимо решать. И поскольку оборудование для испытаний не дешёвое, оно должно быть максимально рентабельным. Исходя из этих свойств, выберем нужную марку испытательной машины, позволяющую в перспективе расширить её комплектацию. Простые испытательные машины выполняют простые и функциональные испытания материалов. Более сложные версии испытательного оборудования рекомендуется пользователям, постоянно работающим с широким диапазоном сложных задач. Машины для выполнения основных задач подойдут искателям выгодного соотношения цены и качества. Они могут получить при этом надёжную машину с необходимыми возможностями испытаний.

Электроника, установленная на испытательных машинах, гарантирует долгосрочное и надёжное использование оборудования. Она расположена в отдельном компактном блоке и занимает мало места. Такое испытательное оборудование можно использовать без компьютера, а процессами испытания управлять напрямую с помощью функциональных кнопок.

Развитие машин для испытаний идёт по пути автоматизации всех процессов испытания. Но всё-таки невозможно обойтись без участия человека. Поэтому, вопросы безопасности при эксплуатации всех устройств и механизмов, имеющих отношение к испытаниям, имеют первоочередное значение. Современные системы безопасности испытательных машин гарантируют полную защиту человека при подготовке и проведении испытаний.