Zkušební přístroje a stroje pro zkoušky tahem
Zkušební stroje a systémy pro zkoušky tahem se používají pro stanovení pevnostních a deformačních charakteristik materiálů až do porušení. Výběr správného systému pro tahové zkoušky závisí na materiálu, který chcete testovat, a na normě, jejíž podmínky musí být dodrženy.
Co je stroj na zkoušky tahem? Typy strojů pro zkoušky tahem Video: zwickiLine Typické součásti stroje Automatizované zkoušky tahem Co je zkouška tahem? Příklady použití Normy Výběr správného stroje
Detailní informace o zkouškách tahem:
Všeobecné informace ISO 527 ASTM D638 ISO 6892 ISO 6892-2 ASTM E8 ASTM E21
Co je stroj na zkoušky tahem?
Přístroj, stroj pro zkoušky tahem, stejně jako (známý i pod dalšími názvy), je elektromechanický zkušební systém, který působí tahovou silou na vzorek materiálu, aby bylo možné stanovit pevnost v tahu a deformačního chování až do porušení.
Typický zkušební stroj se skládá ze zatěžovacího rámu s pohyblivým příčníkem, snímače síly, průtahoměru, zkušebních a upínacích přípravků, elektroniky a systému pohonu. Řízení zajišťuje zkušební software, pomocí něhož se konfiguruje sestava systému, bezpečnostní a zkušební parametry podle mezinárodních norem ISO, ASTM apod. Během zkoušky se zaznamenává průběh síly vyvinutý strojem a prodloužení vzorků. Měření pevnostních a deformačních charakteristik materiálů při tahovém nebo tlakovém zatěžování pomáhá konstruktérům a výrobcům předvídat skutečné chování materiálů při určeném použití.
Zkušební systémy ZwickRoell, včetně zwickiLine, ProLine, AllrounLine, stroje E-série (od vyššího zatížení 330 kN), jsou speciálně navrženy pro konkrétní požadavky zákazníků, podle kapacity zatížení, druhu materiálů, použití a průmyslových standardů, jako např. ASTM E8 pro kovové materiály, ASTM D638 pro plasty, ASTM D412 pro pryže a elastomery a mnoho dalších. Společnost ZwickRoell navrhuje a vyrábí každý univerzální zkušební stroj s důrazem na vysokou bezpečnost a spolehlivost a zároveň musí být zajištěny:
- Vysoká úroveň flexibility a snadné ovládání
- Jednoduchá přizpůsobivost i specifickým požadavkům zákazníků a standardů
- Možnost rozšíření v budoucnu pro zajištění dalšího růstu a potřeb
Video: tahový přístroj zwickiLine
zwickiLine – univerzální zkušební přístroj pro nízká zatížení do 5 kN
- Lze jej postavit na stůl, snadno se přepravuje
- Vysoký výkon, flexibilita a úspora nákladů
- Typické aplikace zahrnují zkoušky pevnosti v tahu při sledování výroby, vstupní kontroly zboží, zajištění kvality a předvádění během výuky na univerzitě nebo jiné akademické instituci
Jaké jsou hlavní součásti zkušebního stroje pro zkoušky tahem?
- SNÍMAČ SÍLY (1) Siloměr převádí tahovou sílu na elektrický signál, který se měří. Snímače síly ZwickRoell zaručují nejen vysokou kvalitu výrobků, ale také bezproblémovou kompatibilitu se všemi komponenty našich strojů.
- PRŮTAHOMĚRY (2)
Průtahoměr je zařízení pro měření prodloužení vzorku, označované jako poměrná deformace. Měření deformačních charakteristik je vyžadováno podle téměř všech norem jako ISO a ASTM. - UPÍNACÍ ČELISTI (3)
Upínací čelisti a přípravky zajišťují mechanické spojení mezi vzorkem a zkušebním tahovým strojem. Jejich funkcí je přenášet pohyb příčníku jako zkušební sílu na vzorek a snímač síly. - POHYBLIVÝ PŘÍČNÍK (4)
Pohyblivý příčník je v podstatě element, jehož pohyb je řízen obvykle směrem nahoru nebo dolů. Při zkoušce tahem je deformační rychlost vzorku přímo závislá na rychlosti pohybu příčníku zkušebního stroje. - ELEKTRONIKA (5) Elektronika (kromě dalších funkcí) řídí pohyb příčníku zkušebního systému. Rychlost posuvu příčníku a tím i rychlost zatěžování je řízena mikroprocesorem servopohonu (motor a zpětnovazebný regulátor).
- SOFTWARE (7) Náš zkušební software je řešen uživatelsky velmi přívětivým řešením založeným na systému Windows. Součástí je Průvodce, který uživatele vede nastavením zkušebního systému, konfigurací zkoušky, jejím provedením a vyhodnocením i zobrazením výsledků.
- SYSTÉM POHONU (6)
Systém pohonu reguluje motor stroje pro zkoušení na různé úrovně výkonu a frekvence, nepřímo řídí otáčky a krouticí moment.
Všechny komponenty zkušebních systémů ZwickRoell pro zkoušky tahem jsou vyvinuty tak, aby pracovaly ve vzájemném souladu.
Automatizované zkoušky tahem
Pro automatizované zkoušky tahem je zkušební stroj vybaven robotickým zkušebním systémem, který odebírá vzorky ze zásobníku a vkládá je do upínacích čelistí stroje. Je také možné připojit čtečku 2D kódů, zařízení pro měření rozměrů vzorků anebo podle potřeby doplnit zařízeními pro jiné zkoušky – tvrdoměr, měření drsnosti apod. Automat se rovněž postará o odstranění zbytků vzorků po zkoušce.
Výhody robotických systémů se týkají jak velkých, tak malých zkušebních sérií:
- Automatizované zkoušky tahem dosud využívaly především laboratoře s velkým objemem vzorků. Plně automatizovaný systém pro zkoušky tahem lze bez nutnosti přítomnosti obsluhy používat i na nočních směnách a o víkendu, a to s trvale vysokým efektem – 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.
- Automatizovaný systém pro zkoušky tahem se vyplatí i pro malé série, například od 10 vzorků. Použití jednoduchého robotického zkušebního systému pro zkoušky tahem umožňuje kvalifikovaným pracovníkům laboratoře zbavit se rutinních povinností, a nabízí jim tak možnost věnovat se složitějším úkolům.
Plně automatizovaná zkouška tahem eliminuje subjektivní vlivy obsluhy, jako je práce se vzorkem a jeho křivé upnutí v přípravcích. To vede k vysoké přesnosti a reprodukovatelnosti výsledků zkoušek a výrazně se zlepšuje jejich kvalita.
ZwickRoell je světovým lídrem v oblasti zkoušení materiálů a nabízí hluboké odborné znalosti v oblasti automatizovaných zkoušek tahem. Do celého světa jsme už dodali více než 600 automatizovaných zkušebních systémů, každý rok jich instalujeme přibližně 40. Jsme hrdí na to, že dokážeme přizpůsobit správné zkušební vybavení jedinečným obchodním požadavkům každého klienta a poskytujeme řešení na míru, která jsou založena na dlouhodobém partnerství v oblasti služeb a podpory.
Pokud máte zájem dozvědět se více o vhodném robotickém řešení pro zkoušky tahem, doporučujeme vám, abyste se obrátili na náš tým.
Proč a na co jsou zkoušky tahem?
Zkoušky tahem nebo tahových vlastností se používají pro stanovení reakce materiálu na aplikované zatěžování. Při zkoušce tahem se měří zejména mez pevnosti, tažnost a kontrakce. Dále se určují také následující charakteristiky: modul pružnosti (Youngův modul), Poissonův poměr, mez kluzu a faktor deformačního zpevnění.
- Pevnost v tahu je maximální mechanické tahové napětí, které vykazuje materiál před porušením.
- Tažnost je maximální deformace zkušební tyče, kterou vykazuje materiál před porušením.
- Kontrakce porovnává počáteční průřez vzorku s průřezem téhož vzorku v místě úplného porušení. Deformační charakteristiky jsou ukazatelem tvárných vlastností materiálu při tahovém zatěžování.
- Youngův modul je v podstatě tuhost materiálu. To znamená, že udává, jak snadno se materiál ohýbá nebo natahuje:
- Youngův modul = síla/deformace
- Napětí = síla/průřez
- Deformace = změna délky/původní délka vzorku
- Poissonovo číslo – poměr změny šířky vůči změně délky ve směru působící síly
- Mez kluzu – je maximální tahové napětí, které vykazuje materiál v pružné oblasti, než dojde k trvalé plastické deformaci.
- Charakteristiky deformačního zpevnění – exponent, koeficient deformačního zpevnění probíhá za mezí kluzu do meze pevnosti. Vyšší hodnoty deformačního zpevňování ukazují na vyšší odolnost vůči mechanickému namáhání, ale zpravidla nižší tvárnost. Výrobci mohou na základě těchto informací určit materiál, který splňuje jejich požadavky na tvárnost při zachování nejvyšší možné pevnosti.
Údaje získané při zkoušce tahem lze graficky zaznamenat a vytvořit tak křivku napětí/deformace.
Diagram napětí/deformace ukazuje křivku s vysokou úrovní deformačního zpevnění (1) a s velmi nízkou úrovní zpevnění (2) po dosažení meze kluzu.
Výrobci ve všech průmyslových odvětvích, od výroby plastů a kompozitních materiálů přes automobilový průmysl, potravinářský a nápojový průmysl až po vysoce regulovaný lékařský a farmaceutický průmysl používají zařízení pro zkoušky tahem k provádění standardizovaných průmyslových testů, aby mohli přesně měřit určující vlastnosti svých materiálů, zajistit shodu s normami, a nakonec zaručit kvalitu a bezpečnost svých výrobků.
Mezi příklady použití zkoušek tahem patří:
- Plastové obaly – tahová síla působí na vzorek z plastu, aby pomohla výrobcům určit jeho odolnost při namáhání, případně zatížení, kterému může být vystaven například během přepravy.
- Betonářské oceli – tahové zkoušky na kovových vzorcích se používají ke stanovení různých mechanických vlastností, jako je mez kluzu, mez pevnosti v tahu, tažnost a kontrakce. Výrobcům pomáhají nejen splnit inzerované specifikace kvality i vysokých užitných vlastností, ale také dodržet průmyslové normy a zajistit, že výrobky jsou bezpečné pro uvedení na trh.
- Směsi pryže pro použití v pneumatikách – tažnost a pevnost v tahu pryže se testuje pro účely kontroly kvality, aby se předešlo poruchám pneumatik, jako je odtržení dezénu a protržení.
Všeobecné normy pro zkoušky tahem
V oblasti zkoušení materiálů se nejčastěji setkáváme se dvěma institucemi pro standardizaci – ISO a ASTM. Toto jsou nejčastěji používané normy pro zkoušky tahem:
- Kovové materiály – ASTM E8 / ASTM E21 / ISO 6892-1 / ISO 6892-2
- Plasty – ASTM D638 / ISO 527-2
- Pryže a elastomery – ASTM D412 / ISO 37
- Kompozity – ASTM D3039 / ISO 527-4/-5
Na co je dobré se zaměřit při výběru stroje pro zkoušky tahem?
Po kvalitě, spolehlivosti výsledků testů, ceně a použití je třeba při výběru stroje zohlednit mnoho dalších faktorů:
- Flexibilita – možnost zkoušet širokou řadu materiálů ve velkém rozsahu zatížení, integrace a snadná výměna příslušenství speciálně navrženého pro jednotlivé průmyslové normy, typy materiálů a aplikace, možnost provozovat stroj s počítačem nebo bez něj a mechanická modularita, která umožňuje rozšíření a přizpůsobení stroje pomocí mnoha dostupných zkušebních přípravků a úchytů vzorků, to vše přispívá k celkové flexibilitě vašeho zkušebního stroje.
- Bezpečnost zkušebních systémů pro zkoušku tahem je naprosto nezbytná, počínaje fyzickými bezpečnostními prvky, jako jsou ochranný kryt, bezpečnostní bloky či zámky a vypínače, až po softwarové monitorování systému a správa uživatelů. Společnost ZwickRoell se v první řadě věnuje návrhům svých zkušebních systémů s ohledem na bezpečnost obsluhy.
- Snadné používání – klíčem je volba zkušebního systému, který splňuje nároky konstrukce, provozuschopnosti a zároveň umožňuje obsluze snadno instalovat přípravky, konfigurovat systém i zkušební program. Jednoduše řečeno, nabízí jednoduše provádět testy a zpracovávat výsledky.
- Adaptabilita – vývoj na trhu a požadavky standardů se neustále vyvíjejí. Při výběru zkušebního stroje pro zkoušky tahem byste se měli ujistit, že se stroj dokáže těmto změnám přizpůsobit – od příslušenství a přípravků až po elektroniku a softwarové programy.
- Software – zkušební software musí usnadnit operátorovi celkový proces zkoušení a zajistit jednotné testovací postupy podle norem. Náš software pro zkušební systémy je navržen s ohledem na uživatele a jejich práci v laboratoři.
- – náš software pro zkoušení obsahuje více než 600 tzv. standardních programů, což vám umožní vybrat správný program podle vaší aplikace, zjednoduší nastavení a konfiguraci zkoušky a v konečném důsledku ušetří čas i úsilí a sníží možnost chyb. Pro ty zkoušky, které přesahují možnosti standardních metod, nebo vyžadují libovolně konfigurovat zkušební sekvenci vašeho stroje, nabízí náš software otevřené editory, tzv. Master zkušební programy.
- – vede uživatele krok za krokem konfigurací zkušebního programu. Data jsou automaticky kontrolována s ohledem na věrohodnost.
- Protokoly – ať už jsou jednoduché, nebo obsahují složitější úpravy, umožňuje náš software definovat, ukládat exportovat a tisknout. Možnosti jsou téměř neomezené.
- – stále častěji se v oblasti zkoušení materiálů využívá automatizace, zejména proto, že i nejmenší chyby mohou ovlivnit naměřené hodnoty. ZwickRoell nabízí široké možnosti využití automatizace v oblasti zkoušení materiálů. Tyto zkušební systémy začínají s efektivní automatizací malých sérií testů využívající spolupracujících robotů a vedou až po plně automatizované testovací laboratoře, které pracují nepřetržitě.
- – ZwickRoell poskytuje všeobecný i individuální servis a technickou podporu po celou dobu životnosti zkušebního stroje. Zajišťujeme kalibrace, preventivní prohlídky a údržbu, školení, služby související se stěhováním stroje, kvalifikace, linku technické podpory (hotline), garance dodávek náhradních dílů nejméně 10 let po ukončení výroby daného produktu.
- Stabilita společnosti – historie ZwickRoell se začala psát před více než 160 lety. Společnost stojí na pevných základech 187 výrobních a průmyslových odborníků a 347 zaměstnanců servisu. Odhaduje se, že naše stroje provedou celosvětově 80 000 000 zkoušek ročně.
Často kladené dotazy
Stroj pro zkoušky tahem, známý i pod dalšími názvy jako například univerzální zkušební systém, trhací stroj nebo hovorově trhačka je elektromechanický zkušební systém, který působí tahovou silou na vzorek materiálu, aby bylo možné stanovit pevnost v tahu a deformační chování až do porušení.
Pevnost v tahu je možné měřit na zkušebních strojích pro zkoušky tahem nebo na univerzálních zkušebních systémech. Tyto elektromechanické zkušební systémy působí na zkoušený materiál řízenou silou a deformací. Měří sílu, která je zapotřebí k roztažení nebo prodloužení materiálu až do bodu trvalé deformace nebo přetržení.
Nejprve se zkušební těleso upne do čelistí stroje. Poté je vzorek rovnoměrně natahován, dokud nedojte k jeho poškození, přetrhnutí. V průběhu celé zkoušky se měří, zaznamenává a vyhodnocuje deformace (prodloužení) a tahová síla.