旋转剪切试验简介

旋转剪切测试是一种专门用于测量材料或部件变形所需的扭矩或扭力的方法。通过施加受控旋转载荷,工程师可以确定剪切应力,即材料层相互滑动时产生的单位面积力。

这种测试类型对于部件或组件必须承受旋转力而不发生故障的行业尤为重要。粘合剂、医疗设备汽车零件、运动器材和建筑材料经常通过这种方式进行测试,以验证其性能、耐用性和是否符合安全要求。

对于粘合剂来说,旋转剪切测试可评估粘合接头抵抗扭曲力的能力。在汽车行业,它可以评估紧固件、轴和接头等部件在实际条件下的完整性。在体育器材制造领域,如体操器械或攀爬架,该方法可验证产品在投放市场前是否符合安全标准。

通过精确测量扭矩和剪切应力,制造商可以设计出更坚固、更安全、更可靠的产品,同时满足严格的国际测试标准。

剪切应力测量的关键方法

测量剪切应力的方法有多种,其中使用最广泛的是旋转剪切测试和基于扭力的技术。这两种方法都使用旋转力,但在扭矩的应用和测量方法上有所不同。

旋转剪切测试

将样品(通常是粘合接头或粘合组件)夹在两个夹具之间。一个夹具保持静止,另一个夹具旋转,施加扭矩直到粘接失效或达到设定位移。扭矩和角位移都会被记录下来,以便工程师计算剪切应力并评估扭转负载下的性能。

扭转试验方法

扭转试验常用于棒材、线材或轴等圆柱形试样,施加扭转载荷直至失效。它常用于材料科学领域,以确定金属、聚合物和复合材料的机械性能。

旋转剪切测试尤其适用于粘合接头,因为粘合线受到的是旋转力而非纯粹的线性力。

行业应用

旋转剪切和扭矩强度测试用于许多领域,包括

  • 粘合剂和密封剂:确定电子汽车医疗设备装配中紫外线固化粘合剂接头的旋转强度。
  • 汽车:评估粘接或机械固定接头的抗扭矩性能,以确保在振动和负载条件下的性能。
  • 建筑:测试结构连接、地板系统或安全设备中的粘接材料,以满足建筑法规要求。
  • 医疗设备:检验精密仪器的扭矩稳定性,确保重复使用时的安全性和可靠性。

例如,在电子产品中,微型连接器中的紫外线固化粘合剂接头可能需要承受超过 1 牛米的扭矩测试,以模拟重复拆卸力。

旋转剪切试验标准

ASTM D3658

该标准规定了确定粘合剂粘接(尤其是紫外线固化粘接)扭矩强度的方法。它涵盖了夹具设计、旋转率和失效标准,为评估提供了一致的框架。

按照ASTM D3658标准,制造商可以对粘合剂配方进行基准测试,验证性能声明,并确认扭矩强度符合应用要求。

BS EN 913(在此取代 BS EN 12346)

BS EN 913规定了健身器材的一般安全要求和测试方法,包括旋转载荷测试,以验证产品是否能承受预期使用而不发生故障。符合标准可确保设备安全,有助于避免代价高昂的召回,并满足欧洲市场准入要求。

ISO 11003-1

该标准规定了粘合剂剪切性能的扭转测试方法。它规定了试样制备、安装、施加旋转载荷以及扭矩和位移的测量。该标准适用于粘合剂制造商和接头必须同时抵抗线性和旋转剪切力的行业。

美克美新旋转剪切试验解决方案

Mecmesin 提供扭矩测试系统,专为在旋转剪切测试中获得高精度、可重复的结果而设计。

Vortex-i 自动扭矩测试仪

电动扭矩测试系统是粘合接头、机械组件和安全设备部件的理想之选。Vortex-i 可以精确控制旋转速度、方向和施加载荷,测量范围从 0.01 牛米到 10 牛米,分辨率为 0.001 牛米。

VectorPro 测试软件

设计测试程序、采集实时扭矩和角位移数据以及生成报告的强大平台。VectorPro可自动生成合格或不合格标准以及详细的扭矩-位移图,支持符合ASTM D3658BS EN 913ISO 11003-1

Mecmesin 的OmniTestMultiTest-dV测试台与适当的扭矩传感器和夹具搭配使用时,还可针对特定应用执行旋转剪切测量。

旋转剪切试验的最佳实践

一致的方法、准确的设备和对相关标准的遵守对于取得有意义的结果至关重要。建议的做法包括

  • 试样制备:确保粘合表面、粘合剂应用和固化过程一致。
  • 测试方法选择:使旋转剪切或扭转测试与材料和应用相匹配。
  • 合规性验证:根据适用情况遵循ASTM D3658BS EN 913ISO 11003-1,以确保结果得到国际认可。
  • 环境控制:将测试条件保持在约 20 ±2 °C 和 50 ±10% 的相对湿度下,以减少变异性。
  • 设备校准:每六个月校准一次扭矩传感器,并在测试前验证夹具对齐情况。

如果按照这些标准进行,旋转剪切测试可为材料性能、粘合强度和产品安全提供可靠的信息。

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