Kiểm tra độ căng và nén

Kiểm tra độ căng và nén là một trong những phương pháp kiểm tra cơ học được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá hiệu suất của vật liệu hoặc thành phần dưới tải trọng tác dụng.

Trong thử nghiệm kéo , mẫu vật chịu tác động của lực kéo cho đến khi đạt đến một giá trị xác định, chẳng hạn như giới hạn chảy , giới hạn bền kéo cực đại hoặc giới hạn phá hủy. Điều này cho thấy các đặc tính như độ bền kéo , độ cứng, độ giãn dài và độ dẻo. Trong thử nghiệm nén , mẫu vật chịu tác động của lực đẩy, thường để xác định cường độ nén , đặc tính biến dạng hoặc hiệu suất uốn.

Các thử nghiệm này có thể được thực hiện dưới dạng thử nghiệm tĩnh, trong đó tải trọng không đổi được áp dụng cho đến khi đạt đến điểm mục tiêu hoặc điểm hỏng hóc, hoặc dưới dạng thử nghiệm động, trong đó tải trọng thay đổi theo thời gian để mô phỏng các điều kiện vận hành. Thử nghiệm tĩnh thường được sử dụng để xác định đặc tính vật liệu cơ bản và kiểm soát chất lượng, trong khi thử nghiệm động hoặc thử nghiệm mỏi cung cấp thông tin chi tiết về độ bền và các chế độ hỏng hóc lâu dài.

Các hệ thống kiểm tra cơ điện, chẳng hạn như MultiTest-dV , được sử dụng rộng rãi cho cả ứng dụng kéo và nén. Chúng kết hợp điều khiển động cơ chính xác với cảm biến đo lường kỹ thuật số, cho phép kiểm tra có độ lặp lại cao và thu thập dữ liệu hiệu suất chi tiết.

Hệ thống cơ điện và servothủy lực

Hai công nghệ truyền động chính được sử dụng trong thử nghiệm kéo và nén: hệ thống cơ điện và hệ thống servothủy lực.

Hệ thống cơ điện sử dụng vít hoặc bộ truyền động dẫn động bằng động cơ để tác dụng lực. Chúng mang lại độ chính xác cao, khả năng lặp lại tuyệt vời và khả năng kiểm soát chính xác trên nhiều loại lực và tốc độ. Điều này làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ phân giải đo lường cao, chẳng hạn như kiểm tra các chi tiết lắp ráp tinh xảo, nhựa, vật liệu đàn hồi và các chi tiết kim loại nhỏ. Ví dụ, dòng sản phẩm MultiTest-dV cung cấp khả năng kiểm soát lực chính xác trong phạm vi ±0,1% tải trọng chỉ định, cài đặt tốc độ linh hoạt từ 0,1 mm/phút đến hơn 1000 mm/phút và tích hợp khả năng thu thập dữ liệu.

Hệ thống servohydraulic sử dụng chất lỏng thủy lực áp suất cao để tạo chuyển động. Chúng có khả năng tạo ra lực rất lớn và thường được sử dụng để thử nghiệm các thành phần lớn hoặc kết cấu trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ và ô tô . Chúng rất phù hợp với thử nghiệm chu kỳ tốc độ cao và thử nghiệm mỏi nhưng đòi hỏi bảo trì nhiều hơn và thường kém hiệu quả năng lượng hơn so với hệ thống cơ điện.

Kiểm tra tĩnh và mỏi

Kiểm tra tĩnh áp dụng tải trọng hoặc chuyển vị không đổi cho đến khi đạt đến điểm đặt hoặc xảy ra hư hỏng. Điều này rất cần thiết để xác định các đặc tính như độ bền kéo , độ bền chảy và mô đun nén .

Kiểm tra mỏi liên tục áp dụng và loại bỏ tải trọng để mô phỏng ứng suất mà một bộ phận sẽ trải qua trong quá trình sử dụng. Điều này rất quan trọng để dự đoán tuổi thọ sản phẩm và xác định các điểm hỏng hóc tiềm ẩn. Kiểm tra mỏi chu kỳ cao có thể chạy tới một triệu chu kỳ ở tải trọng thấp hơn, trong khi kiểm tra mỏi chu kỳ thấp đánh giá hiệu suất dưới ứng suất cao hơn và ít chu kỳ hơn.

Một bài kiểm tra điển hình bao gồm:

• Chuẩn bị mẫu – Mẫu được chuẩn bị theo tiêu chuẩn liên quan, với kích thước và bề mặt được kiểm soát chặt chẽ. Các vật liệu thường được thử nghiệm bao gồm kim loại, nhựa, vật liệu đàn hồi, vật liệu composite và vải dệt.
• Lắp đặt trong khung thử nghiệm – Mẫu được cố định bằng các kẹp hoặc đồ gá phù hợp để tránh trượt hoặc hư hỏng. Các thử nghiệm nén thường sử dụng các tấm phẳng hoặc gá nén .
• Áp dụng lực – Máy tác dụng một tải trọng được kiểm soát ở tốc độ đã cài đặt. Cảm biến lực đo lực tác dụng, và máy đo độ giãn dài theo dõi độ giãn dài hoặc độ nén .
• Kiểm soát môi trường – Các thử nghiệm có thể được tiến hành ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc trong buồng để mô phỏng nhiệt độ, độ lạnh hoặc độ ẩm.
• Thu thập và phân tích dữ liệu – Các phép đo được ghi lại dưới dạng đường cong lực-biến dạng hoặc ứng suất-biến dạng, cho thấy các thông số như mô đun đàn hồi , điểm giới hạn chảy và tải trọng tối đa trước khi hỏng.

Các hệ thống như MultiTest-dV có thể được ghép nối với các cảm biến có độ chính xác cao như cảm biến lực VFG, AFG hoặc ELS. Máy đo độ giãn dài ghi lại các phép đo biến dạng tinh vi để đảm bảo kết quả chính xác và có thể lặp lại.

Ứng dụng công nghiệp

Kiểm tra độ căng và nén được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp để xác nhận hiệu suất thiết kế, đảm bảo chất lượng và đáp ứng các yêu cầu quy định:

• Ô tô – Đánh giá trục truyền động, bu lông, lò xo và chốt để đảm bảo hoạt động an toàn khi có tải.
• Thiết bị y tế – Đo lực của pít-tông ống tiêm, độ đàn hồi của ống và độ bền kéo của chỉ khâu theo tiêu chuẩn an toàn.
• Đóng gói – Kiểm tra lực đẩy và lực kéo của nắp chai, miếng đệm và nắp đậy để cân bằng lực bịt kín với khả năng mở dễ dàng.
• Hàng không vũ trụ và quốc phòng – Đánh giá tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của các chi tiết cố định, giá đỡ và các thành phần tổng hợp trong điều kiện khắc nghiệt.

Đảm bảo chất lượng và vòng đời sản phẩm

Khi được áp dụng sớm trong quá trình phát triển sản phẩm, các thử nghiệm này giúp phát hiện lỗi vật liệu, xác thực thiết kế và mô phỏng điều kiện vận hành. Bằng cách sử dụng phần mềm điều khiển và phân tích như VectorPro , các kỹ sư có thể tự động hóa trình tự thử nghiệm, thu thập dữ liệu chi tiết và tạo báo cáo tuân thủ. Dữ liệu thu được hỗ trợ cải tiến sản phẩm và lập kế hoạch bảo trì dự đoán.

Mecmesin cung cấp nhiều hệ thống thử nghiệm tĩnh và tuần hoàn, bao gồm:

• Máy kiểm tra lực cơ giới MultiTest-dV – Hệ thống cơ điện nhỏ gọn dùng để kiểm soát chất lượng và nghiên cứu, cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ chính xác, đầu ra kỹ thuật số và khả năng tương thích với nhiều loại tay cầm và đồ gá.
• Máy kiểm tra vật liệu một cột OmniTest – Thích hợp cho các ứng dụng lực trung bình, cung cấp khả năng chịu tải lớn hơn và khả năng thích ứng với nhiều loại thử nghiệm.
• Máy kiểm tra vật liệu hai cột OmniTest – Được thiết kế để kiểm tra tải trọng cao hoặc thành phần lớn, mang lại sự ổn định và công suất cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Tất cả các hệ thống đều hỗ trợ thiết lập thử nghiệm tùy chỉnh, buồng môi trường và tích hợp với máy đo độ giãn dài , cảm biến lực có độ chính xác cao và phần mềm phân tích tiên tiến.

Các thử nghiệm kéo và nén được quản lý theo các tiêu chuẩn quốc tế đảm bảo khả năng so sánh và tuân thủ quy định:

• ISO 527 – Tính chất kéo của nhựa
• ISO 7500 – Kiểm định hệ thống đo lực máy thử nghiệm
• ASTM D638 – Tính chất kéo của nhựa
• ASTM E8 – Thử nghiệm kéo của vật liệu kim loại
• ASTM D695 – Tính chất nén của nhựa cứng

Trong các lĩnh vực được quản lý như hàng không vũ trụ , ô tô và thiết bị y tế , việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là điều cần thiết để phê duyệt sản phẩm và đảm bảo chất lượng.

Việc lựa chọn thiết bị kiểm tra lực kéo và nén phù hợp phụ thuộc vào các yếu tố như loại vật liệu, phạm vi lực, tốc độ thử nghiệm, điều kiện môi trường và các tiêu chuẩn áp dụng. Đội ngũ kỹ thuật của Mecmesin có thể tư vấn lựa chọn thiết bị phù hợp nhất và xây dựng quy trình thử nghiệm để đảm bảo kết quả chính xác, có thể lặp lại và tuân thủ các tiêu chuẩn.