Испытательные машины на разрыв и растяжение

Содержание статьи

Универсальные испытательные машины (разрывные машины)

Сегодня я хочу дать общую информацию о машинах позволяющих проводить испытания и определять физико-механические свойства различных материалов.

Для начала давайте определимся, что же такое механические свойства и какие они бывают. Механические свойства — это способность материала выдерживать нагрузки приложенные из вне. К таким нагрузкам относятся сжатие, изгиб, удар, кручение, твердость, пластичность, упругость, истираемость и т. д.

Чтобы искусственно воспроизвести эти нагрузки произведенный материал (образец) испытывают, для определения пиковых и номинальных значений работы данного образца.

Испытания проводятся на машинах обеспечивающих определенный тип нагрузки, обычно в Ньютонах (Н). Разрывные машины в основном являются универсальными, так как работают на растяжение и сжатие, и позволяют определять деформацию, упругость, пластичность и многое другое. Но все машины без исключения получают от контроллера три параметра: Нагрузку (Н), Перемещение (мм) и Время (с)

Для таких видов нагрузки как крутящий момент специально разработана машина на кручение обеспечивающая вращение образца вдоль своей оси. Изгибающие силы могут быть определены как при испытании на классической разрывной машине, так и при испытании образца на маятниковом копре. Выглядят такие машины как токарный станок с установленным на оси кручения датчика момента.

Часто для определения твердости материала требуется такая машина как твердомер обеспечивающая контроль твердости после производства материала, (например, стали). В зависимости от твердости материала, выбирается тип шкалы: твёрдость более мягких изделий обычно измеряют по шкале Шора или шкале Бринелля; для более твёрдых изделий используют шкалу Роквелла; для совсем твёрдых — шкалу Виккерса.

Еще существуют испытания на усталость и длительную прочность, они в основном проводятся на классических разрывных машинах способных поддерживать образец под постоянной нагрузкой долгое время, и с использованием климатических камер для воссоздания требуемых климатических условий. Единственным отличием от классической разрывной машины является нагрузочная система, выполненная в виде набора грузов, установленных через рычаг. Количество таких машин в лаборатории может достигать десятков штук, а испытания могут длиться от нескольких дней до нескольких недель, месяцев и даже лет.

Существует еще один класс машин: машины трения предназначены для изучения процессов трения и вызванного трением износа, свойств смазочных и фрикционных материалов.

Многие испытательные машины разрабатываются и делаются под заказ так как серийная машина не подходит по тем или иным причинам (габариты испытуемого образца, способ крепления его в захватах, точность измерения, параметры измерения…), заказчиком в основном выступают университеты (если у них хватает финансирования), различные научно-производственные объединения и все те кто может работать не со стандартными материалами.

К любой испытательной машине необходимы захваты для зажима и удержания в процессе испытания образца. Типов захватов очень много, я упомяну некоторые: Тисочные (работают и выглядят также как тиски), клиновые (самозажимные), клещевые (работают и выглядят как клещи). Все захваты со сменными губками под круглые и плоские образцы, а также отличаются насечкой.

Немного видео испытаний и работы машин:

В сегодняшней статье я привел несколько типов испытательных машин позволяющих обеспечить испытательную (научную) лабораторию всеми необходимыми физико-механическими испытаниями.

На этом пожалуй все, но если будет интересно, могу написать про процесс изготовления, ценообразование, и вообще отвечу на все дополнительные заданные вопросы в комментариях к этой статье.

Для затравочки могу сказать, что одна универсальная машина с максимальной нагрузкой 50кН (5тонн) в зависимости от исполнения, стоит около 1мил. руб., как не плохой новый автомобиль иностранного производства.

Источник

Силовоспроизводящие и разрывные машины

Что такое силовоспроизводящие машины

Силовоспроизводящая машина

Силовоспроизводящие машины — это электромеханическое оборудование, которое создает контролируемое физическое усилие на испытуемый объект и регистрирует изменение его физических параметров с течением времени.

Разрывные машины и испытательные силовые стенды уже давно стали незаменимы не только в научно-исследовательских лабораториях и конструкторских бюро. Они используются не только при испытаниях новых образцов материалов, но и в различных других сферах деятельности:

машиностроительная отрасль
оборонная промышленность
производство полимеров и пластмасс
электротехническая промышленность

Силовоспроизводящие машины также могут называться в разных источниках могут также именоваться как:

Испытательные машины
Силозадающие установки
Разрывные машины
Испытательные стенды
Силоизмерительный агрегат

Далее по тексту эти термины, для удобства, будут обозначать одно и то же силозадающее оборудование.

Справочная информация

Несмотря на то, что эти наименования часто применяются к силовоспроизводящим машинам, между этими понятиями существует разница:

Разрывные машины — это разновидность силовой машины, которая задает только один вектор силы. Также бывают агрегаты, испытывающие на сжатие и универсальные машины
Испытательный стенд может быть предназначен не только для контроля силовых нагрузок, но также для проверки ресурса и запаса прочности, к примеру. Испытательный стенд — это гораздо более широкое понятие, чем силозадающие машины в принципе.

	Испытание амортизационной пружины для подвески транспортного средства на сжатие для проверки качества стали, из которой она изготовлена. В данном случае силовоспроизводящая машина используется как средство неразрушающего контроля и на ней можно проверять изделия как выборочно, так и всю партию целиком.
	Испытание арматуры на изгиб на силовоспроизводящей машине сжатия. При этом арматура подвергается не только деформации, но и растяжению. При этом проверяется не только упрогость металла, но и его гибкость и соответствие требованиям ГОСТ.
	Испытание проволоки на растяжение. На фото, помимо зажимов разрывной машины, виден экстензометр — устройство для измерения удлинения образца. Про него будет рассказано ниже.
	Стенд для испытания пружин циклическими нагрузками. Это оборудование не является силовой машиной в обычном понимании этого слова, так как она не измеряет физическое усилие, а задает его. На данном виде оборудования проводятся испытания изготовленных образцов или выборочная проверка партии изделий на износостойкость и ресурс работы.
	Испытания металлического троса. Трос — это один из ключевых силовых элементов в любом механизме, где он присутствует. Поэтому большинство тросов перед тем, как быть допущенными к использованию проходят многоступенчатый контроль качества, который включает в себя и проверку усилия на разрыв.
	Проверка силового кабеля, как и троса обязательно включает в себя его испытание на разрывной машине.
	В данном случае на силовоспроизводящей машине испытывается тензометрический датчик, который в дальнейшем будет применяться в измерительном оборудовании — электронных весах, динамометрах или даже на других силовоспроизводящих агрегатах. (Скорее всего, не в этом случае. На фото испытывается S-образный тензодатчик, который используется, в основном в крановых и бункерных весах.)

Измерения, проводимые силовоспроизводящими машинами

Современные разрывные машины вышли далеко за рамки простого статистического измерения физической нагрузки. В настоящее функционал силозадающих устройств также включает в себя:

Технические характеристики силовоспроизводящих машин

Основные характеристики силозадающих машин

К их числу относятся 3 базовых параметра, которые имеют все измерительные устройства без исключения и определяют возможности оборудования:

Максимальная нагрузка. Усилие, которая способна развивать силовоспроизводящая машина
Максимальные размеры испытуемого объекта. Определяется наибольшим расстоянием, на которые способны разойтись зажимы.
Скорость траверсы. Задает скорость растяжения/сжатия образца или материала.

Тип привода

Основными представителями силовоспроизводящих машин являются агрегаты с электромеханическим и гидравлическим приводом. Электромеханические разрывные машины проще в эксплуатации и имеют меньшие габариты, но обычно развиваемое ими усилие не превышает 50 кН. Несмотря на то, что это довольно внушительная цифра, в ряде случаев этого бывает недостаточно и тогда используется гидравлика.

Способ установки силовоспроизводящего агрегата

Типы силовоспроизводящих машин

Силозадающие машины, в зависимости от того, какое усилие они способны задавать, делятся на:

Разрывные машины. Приспособлены только для растяжения испытуемого материала или детали.
Силозадающие машины сжатия. Являются противоположностью предыдущему пункту и могут работать только на сжатие образца.
Универсальные испытательные машины. Способны работать как на сжатие, так и на растяжение.
Специальные силоизмерительные комплексы. Представляют собой силоизмерительную машину, обычно изготовленную на заказ, способную прикладывать усилие в условиях, не ограничиваемых понятиями сжатие-растяжение.

Виды захватов силозадающих машин

Силовоспроизводящие машины имеют огромный вариативный ряд зажимов, перечислять который полностью просто не имеет смысла. Форма и вид захватов учитывают материал образца, его размеры, форму, прилагаемую силу и скорость сжатия/растяжения и еще кучу других параметров. Поэтому ниже будут перечислены лишь основные классы зажимов, которые используются в силоизмерительных устройствах.

Справочная информация

Нужно отметить, что разнообразие захватов — это основная и чуть ли не единственная причина, по которой все разрывные машины изготавливаются на заказ. Если основная оснастка (рама, основание, траверс) изготавливаются серийно, то зажимы изготавливаются и подгоняются под конкретный вид испытаний и для других случаев малоприменимы.

Опции и дополнительное оборудование для разрывных машин

Основным дополнительным видом оборудования, используемом в силовоспроизводящих агрегатах, является экстензометр.

Экстензометр — это прибор для определения размеров деформации тела. Проще говоря, это устройство измеряет удлинение или укорачивание испытуемого образца.

Существует 2 основных типа экстензометров:

Купить силовоспроизводящие машины

Купить разрывную машину по выгодной цене можно на сайте нашей компании.

Силозадающая машина — это профессиональное и очень дорогое оборудование, поэтому не стоит полагаться на случай, приобретая его. Мы предлагаем только самое качественное оборудование от производителей, которые зарекомендовали себя во всем мире.

Компания Модуль — Ваш персональный инженер в мире измерительного оборудования!

Сделать запрос по электронной почте на подбор силовоспроизводящей машины

Источник

Работаем на «разрыв». Обзор универсальных испытательных машин компании 3R

Материалы и производственные технологии нового поколения являются основой перехода промышленности к новым технологиям. В РФ действует Госпрограмма по развитию материалов. Стратегия включает 18 направлений, в числе которых, в частности, интеллектуальные материалы, интерметаллиды, наноструктурные материалы и покрытия, монокристаллические жаропрочные суперсплавы, ниобиевые композиционные и другие материалы. Развитие этих направлений должно, в свою очередь, обеспечить реализацию десяти «основных концептов в разных отраслях, включая авиастроение, которые позволят реализовать выпуск прорывных продуктов на российский рынок». Консолидация всего инновационного потенциала в области материалов для всей отечественной промышленности будет сформирована на базе ВИАМ. О возможности создания подобного центра компетенций говорит тот факт, что исследования специалистов института уже нашли свое применение в таких прорывных проектах, как создание самолета MC-21 и двигателя ПД-14. Устойчивое развитие и появление новых материалов и изделий из них заставляет задумываться о том, каким образом обеспечивать их испытание и контроль.

Механические и технологические методы испытаний используются для исследования прочности, деформируемости, пластичности, вязкости и характера разрушения изделия. Различают статическое и циклическое нагружение образцов. В случае одноосного статического нагружения для определения характеристик прочности и пластичности образец исследуемого материала подвергается действию постоянной или медленно и плавно (квазистатически) повышающейся нагрузки. Виды деформации: растяжение-сжатие, изгиб, кручение, сдвиг.

Предлагаемые ООО «Остек-Тест» технические решения по оснащению испытательных подразделений позволяют проводить научные исследования, пилотный и серийный выпуск продукции при достижении экономической эффективности за счет выявления как явных, так и скрытых дефектов на различных стадиях ее изготовления. Совместно с компанией 3R РИС 1, европейским лидером в производстве универсальных испытательных машин, Остек предлагает целый спектр решений для различного вида механических испытаний.

Виды деформации

Модельный ряд испытательных машин компании 3R представлен сериями:

лабораторные машины Synthez;
эргономичные машины экономичного типа Syntax;
высокотехнологичные машины Syntech;
специальные машины Syntium (на основе ТЗ заказчика).

Установки серии Syntech и Syntium спроектированы и произведены на основе технологии RIGI-DRIVE.

Что представляет собой технология RIGI-DRIVE? В чем уникальность этого оборудования?

Технология RIGI-DRIVE — это конструкторская разработка инженеров 3R, сочетание комбинации сервоприводов и шариковинтовой передачи с предварительно нагруженными шестернями. Это обеспечивает высокую точность перемещения на малых скоростях и отсутствие вибрации на средних и высоких скоростях, недостижимые при других типах передачи.

Французская компания 3R основана в 1987 году. Уже 30 лет компания специализируется на проектировании и производстве универсальных испытательных машин и на протяжении 20 лет реализует поставки оборудования на такие предприятия как Lafarge и Airbus. Детали машин и исполнительные механизмы (тонколистовой металл, электрические и гидравлические сборочные модули), система управления (печатные платы, ПО) изготавливаются на заводе площадью 10 000 м2, оснащенном передовым оборудованием.

Максимальная точность испытаний — это «черный ящик» от компании 3R

Качество универсальных испытательных машин базируется на трех показателях:

жесткость опорной рамы;
высокопроизводительная электроника;
удобный для пользователя интерфейс.

Все три критерия идеально сочетают в себе универсальные испытательные машины 3R. Удаленное электронное оборудование обеспечивает легкий доступ и наилучшую изоляцию шумов, создаваемых при работе устройств. Установки, построенные по данной технологии, имеют следующие преимущества:

регулируемое синхронное управление до 1000 Гц;
прямой сервопривод с обратной связью до 1 кГц;
автономный инвертор управления с частотой дискретизации до 12 кГц;
автоматическую идентификацию тензодатчика при помощи EEPROM коннекторов;
максимальную точность перемещения 0,005 мкм/с (минимально возможная скорость на всех универсальных испытательных машинах 3R);
LCD-графический дисплей удаленного управления и регулировку скорости сервопривода;
блочно-модульный режим управления, позволяющий выбирать испытания по характеристикам: перемещения, сила, растяжение, сжатие;
наличие плат усилителя, отвечающих за сбор данных с приборов: автоматические экстензометры, видео-экстензометры, линейный датчик положения.

Далее представлен краткий обзор универсальных испытательных машин компании 3R и рассмотрены их основные преимущества.

SYNTHEZ — модель на 3-10 кН

Механические характеристики:

одно- или двухколонный тип исполнения, обеспечивающий свободный доступ к рабочему пространству;
направляющие, выполненные из термически обработанной стали и хромированных колонн;
сборочная конструкция установки из нержавеющей стали и отполированного алюминия;
усилие 3 или 5 кН в зависимости от модели машины;
вертикальный ход колонн 500 или 1200 мм в зависимости от модели.

Измерение усилий:

одна колонна, способная выдержать нагрузку от 5 до 5000 Н;
класс точности измерений 0,5;
широкий спектр сменных оснасток (Ø8-Ø16 мм) для быстрой смены и работы;
плата усилителя для измерения перемещения линейным датчиком.

Функциональность:

возможность исполнения в автономном режиме без ПК и ПО;
регулировка скорости от 1 до 600 мм/мин.;
периодичность выборки данных 50 Гц;
точность позиционирования траверсы 0,01 мм.

SYNTAX — модель на 100-300 кН

Механические характеристики:

высокая жесткость опорной рамы, выдерживающая нагрузку от 100 до 300 кН;
две ШВП с прецизионным преднатягом по двум точкам контакта, обеспечивающие перемещение больших нагрузок с минимальным отклонением, исключая люфты;
гибридная трансмиссия, обладающая высокой жесткостью конструкции. Планетарный редуктор и усиленные ремни, обеспечивающие высокий КПД системы;
преднагруженные подшипники специального исполнения.

Управление:

сервопривод переменного тока;
диапазон скоростей от 0,1 до 800 мкм/мин;
минимальное перемещение вдоль рамы ±0,1 мкм/мин.

Защита и конструкция:

жесткая конструкция металлического профиля рамы из тонкого листового металла;
защита ШВП;
опционально возможно оснащение установок защитными дверями, алюминиевыми рамами и поликарбонатным окном с датчиком перемещения.

Эргономичность:

рабочая высота до 975 мм, включая основание;
ход траверсы 1230 мм;
ширина колонн 450 мм для крепления всех необходимых приспособлений.

SYNTECH — модель на 150, 400 и 700 кН

Механические характеристики:

нагрузка на раму от 150 до 700 кН;
2 или 4 массивные направляющие колонны (в зависимости от конфигурации установки);
2 или 4 ШВП с прецизионным преднатягом (в зависимости от конфигурации установки);
жесткая передача, основанная на технологии RIGI-DRIVE.

Защита и конструкция:

защитный кожух, выполненный из нержавеющей стали и прозрачного поликарбоната;
торцевой кожух из стекловолокна оснащен светодиодной подсветкой;
ШВП: каждая пара защищена жесткой мембраной из кевлара;
нижняя траверса, защищенная кожухом из нержавеющей стали, который выдерживает высокие нагрузки.

Управление:

сервопривод переменного тока;
автономный инвертор управления с частотой дискретизации до 12 кГц;
регулируемое синхронное управление до 1000 Гц;
замкнутая система управления при помощи ПК.

Эргономичность:

рабочая высота от 450 до 550 мм, включая основание;
широкий набор оснасток, позволяющий проводить полный спектр статических испытаний: растяжение-сжатие, изгиб, кручение.

Универсальные испытательные машины специального применения серии SYNTIUM (до 2000 кН)

Для проведения испытаний на высоких статических нагрузках требуется кастомизированное оборудование, поэтому на предприятии 3R создан отдел разработок, реализующий проектирование и производство оборудования в соответствии с техническим заданием заказчика.

Обновленная система управления Synt’x

Компания 3R разрабатывает ПО для управления механическими испытаниями РИС 6. Мониторинг и управление режимами реализуется с помощью выносного контроллера или ПК.

Эффективность

Конфигурация ПО позволяет получить доступ к выбранным испытаниям в несколько кликов. Конфигурация программы предусматривает создание и настройку собственных программ испытаний путем перепрограммирования.

Производительность

Программа Synt’X обеспечивает калибровку и настройку серводвигателя.

Эргономичность

Конфигурация интерфейса управления интуитивно понятна, позволяет выбирать параметры испытаний и самостоятельно создавать и строить отчеты испытаний по требуемым параметрам нагружений.

Функциональность

Кроме функций общего контроля Synt’x обеспечивает контроль циклов нагружения, различные типы напряжений, деформаций и перемещений.

Протоколы испытаний

На основании результатов испытаний и измерений формируется отчет по напряжениям, деформациям, перемещениям и максимальной нагрузке РИС 7. Отчет выгружается в программе Excel, что облегчает дальнейшую систематизацию и обработку данных. Программное обеспечение позволяет построить диаграмму растяжения/сжатия испытуемого образца на основе проведенных измерений. Данные испытаний построены на интерфейсе, позволяющем выгружать отчеты в Excel. В 2016 году ООО «Остек-Тест» совместно с 3R проведет русификацию интерфейса софта.

Набор оснасток и средств измерений

Для фиксации образцов и проведения всех видов статических испытаний универсальные испытательные машины могут быть оснащены:

температурной камерой;
экстензометрами;
захватами;
видеоэкстензометрами.

В зависимости от вида нагружений и конфигурации образцов могут быть предложены различные виды захватов и фиксаторов РИС 8.

Средства измерения, такие как экстензометры и видеэкстензометры, позволяют осуществлять мониторинг деформаций и напряжений в различных условиях окружающей среды. Достигаемая точность бесконтактных измерениях достигает 1 микрон. Оценка качества материала, определение его механических и эксплуатационных характеристик, выявление причин потери прочности — вот небольшая часть тех проблем, которые можно решить при помощи данных испытательных машин.

Важно также отметить, что для появления новых материалов во всех сферах промышленности необходимо обеспечивать контроль их свойств (пластичность, вязкость и др.) и закладывать на этапе исследований, разработок и первичных испытаний заданные параметры.

Характеристики	Syntax-25
Предельная нагрузка, кН	25
Скорость перемещения траверсы	от 0,001 до 1000
Ход траверсы, мм	1250
Кол-во направляющих колонн	2
Макс. ширина рабочего пространства	400
Напряжение питания	220В, 1ф, 50 Гц
Трансмиссия
Мощность севопривода, кВт	2
Макс. скорость, обмин.	до 3000
Тензодатчик
Класс точности	0,5
Разрешение, мВ/В	2

ООО «Остек-Тест» предлагает всем потенциальным заказчикам убедиться в заявленных характеристиках описанного оборудования и посетить демозал ГК Остек, в котором установлена универсальная испытательная машина Syntax 25.
Для посещения демозала отправьте заявку на электронный адрес test@ostec-group.ru с пометкой: «Демозал. Syntax 25».
О других технических решениях в области механических испытаний читайте в следующих номерах журнала «Вектор высоких технологий».

Источник