Extensometers

Rekmeters voor materiaaltests - een ZwickRoell kerncompetentie

Een extensometer is een rekmeettoestel om de verlenging van een sample onder belasting te meten. Verlengingsmeting is één van de kerncompetenties van ZwickRoell.

Overzicht Contactextensometers Optische extensometers Selectiecriteria Vraag een gesprek

In essentie bestaan er twee grote categorieën extensometers: contactextensometers en contactloze of optische extensometers. Contactextensometers kunnen verder verdeeld worden in clip-on extensometers en extensometers met meetvoelers. Contactloze of optische extensometers zijn onder andere de video extensometer en de laser extensometer.

	Contactextensometers		Optische extensometer
	Clip-on extensometers	Extensometers met meetvoelers	Video extensometers	Laser extensometers
Toepassing	Kostenefficiënte oplossing voor standaardtoepassingen met vaste initiële meetlengte en laag aantal samples	Makkelijk aanpasbaar voor verschillende testtoepassingen	Makkelijk aanpasbaar voor verschillende testtoepassingen Op basis van camera’s: de afbeeldingen kunnen gebruikt worden voor bijkomende evaluaties, zoals 2D DIC	Speciale technologie voor metingen bij hoge temperaturen
Samplemateriaal	Inherent stijve samples	Alle	Alle; inclusief uiterst gevoelige samples en samples met hoge breukenergie	Metaal, keramiek, refractair materiaal, grafiet, glas
Temperatuur	Tot max. 200 °C	Tot max. 360 °C	Tot max. 360 °C	Tot max. 2000 °C
Bediening	Manueel	Configureerbaar van manueel tot automatisch	Automatisch: geen invloed van de bediener, hoge reproduceerbaarheid van testresultaten	Automatisch: geen invloed van de bediener, hoge reproduceerbaarheid van testresultaten

Categorieën extensometers

Experten op vlak van extensometers, rekmeters

Heeft u hulp nodig bij het selecteren van de juiste extensometer voor uw toepassing?

Wil u meer leren over onze rekmeettoestellen?

Contacteer ons gerust!

Wat is een extensometer?

Een extensometer is een rekmeettoestel om de verlenging van een materiaal onder belasting te meten.

De verlenging van een materiaal is de fysische vervorming die optreedt wanneer het wordt onderworpen aan een belasting zoals een trekkracht tijdens een trektest. Naast rek onder invloed van trekkracht, helpen extensometers ook bij het bepalen van drukvervorming of doorbuiging bij verschillende types belastingen, waaronder cyclische tests (incl. vermoeiingstests), druktests en buigtests.
Extensometers meten de rek rechtstreeks op het sample. Dit sluit meetinvloeden van andere testcomponenten uit en verhoogt de nauwkeurigheid.
De rekmeting is vereist voor het bepalen van de karakteristieke waarden van een materiaal. De trekmodulus, Young's modulus, vloeigrens, rek bij breuk, r-waarde en poissonverhouding zijn typische waarden waarvoor een extensometer nodig is. Deze informatie is essentieel voor het vergelijken van materialen, en helpt producenten onderzoeken of ze in staat zijn de belasting te weerstaan waaraan ze blootgesteld worden bij het voorziene gebruik.
Extensometers worden gebruikt in vele sectoren en op een nog breder gamma materialen. Voorbeelden zijn metaal, kunststoffen, vezelversterkte composieten, elastomeren, folie, textiel, touw, papier en hout.

Contactextensometers

Contactextensometers voor rekmeting kunnen verder opgedeeld worden in extensometers met meetvoelers en clip-on extensometers.

Extensometers met meetvoelers Clip-on extensometers

Extensometers met meetvoelers

Extensometer met meetvoelers worden rechtstreeks in contact gebracht met het sample via meskanten op de meetvoelers. De rek wordt gemeten via de evaluatie van de verandering van hoek of afgelegde weg van de meetvoelers. Meetvoelertechnologie heeft zichzelf bewezen en is makkelijk te begrijpen. Deze extensometers zijn zeer modulair opgebouwd, waardoor ze makkelijk aangepast en gebruikt kunnen worden voor verschillende testtaken: Van kostenefficiënte manuele extensometers tot volautomatische systemen, zonder invloed van de bediener en met maximale reproduceerbaarheid van de testresultaten.

Contactextensometer / extensometer met meetvoelers: schematische voorstelling

Clip-on extensometers

Clip-on extensometers vormen een kostenefficiënte oplossing voor standaard testtaken met lage aantallen samples. Ze worden rechtstreeks bevestigd aan het sample. De overbrenging van de meetwaarden van het sample naar de sensor is kort en star, wat zorgt voor een hoge meetnauwkeurigheid.

Deze extensometers zijn echter niet flexibel: Ontwerptechnisch hebben de meesten een vaste initiële meetlengte en een beperkt meetbereik.

Contactextensometer / clip-on extensometer: schematische voorstelling

Optische / contactloze extensometers

De videoXtens en laserXtens optische extensometers zijn gebaseerd op camera’s en werken dus contactloos. Ze hebben zelf geen invloed op de bepaling van de materiaaleigenschappen. Een bijkomend voordeel van de contactloze rekmeting is dat ze ook toepasbaar is op kritieke samples tot breuk en zonder risico op beschadiging. De initiële meetlengte van optische rekmeters wordt weergegeven met meetmarkeringen. ZwickRoell video en laser extensometers kunnen ook gebruikt worden zonder dat het nodig is manueel meetmarkeringen aan te brengen.

De optische lightXtens extensometer werkt op basis van lichtdioden. Deze extensometer werd speciaal ontworpen voor volautomatische metingen op uiterst ductiele materialen (elastomeren, touw, folie) of samples met een grote initiële meetlengte (staalkoord en draadstrengen)

Video extensometers Laser extensometers lightXtens

Optische / contactloze extensometers: Principe van de video extensometer

Optische extensometers: Laser extensometer

Waarom kiezen voor een extensometer van ZwickRoell?

Extensometers vormen een van onze kerncompetenties door decennia ervaring met toepassingstechnologie.
Onze extensometers worden bij ons ontworpen en gebouwd zoals onze andere testcomponenten, zodat ze gegarandeerd compatibel zijn met het volledige testsysteem.
ZwickRoell extensometers zijn ontworpen om beter te doen dan de vereisten van de normen, aangezien de nauwkeurigheid van een rekmeter essentieel is voor reproduceerbare en betrouwbare testresultaten.

Selectiecriteria

Bijna alle normen voor trektests zoals ASTM en ISO vereisen een meting van de rek. Welke extensometer het best geschikt is voor een toepassing, hangt af van de vereisten van de norm en de materiaaleigenschappen van het sample.

De bepaling van de ideale extensometer gebeurt op basis van zes hoofdcriteria. Dit zijn eigenschappen waaraan voldaan moet worden, zoals nauwkeurigheid van de rekmeting, resolutie, meetbereik, vereiste meetwaarden en de testtemperatuur waarbij de extensometer gebruikt zal worden. Bijkomende meerwaarden zoals makkelijke manipulatie, een gereduceerde leercurve, uitgebreide functionaliteit, kost per test en andere zaken kunnen helpen bij de keuze.

Selectiecriteria voor extensometers: welke extensometer of rekmeter is de juiste? De selectie van de juiste extensometer hangt af van het materiaal, de samplevorm, de gebruikte norm, de omgevingscondities, de manipulaties, budget en kostprijs.

Materiaal & samplevorm

Het selectieproces voor de optimale extensometer start bij het materiaal en de samplevorm

Maximale verlenging: belangrijk voor berekening van het vereiste meetbereik. Daarnaast vereisen materialen met lagere verlenging gewoonlijk een hogere nauwkeurigheid.
Contactgevoeligheid: Bij het testen van dunne of gevoelige materialen, kan de invloed op het sample tot een minimum beperkt worden mits gebruik van speciale meskanten op de meetvoelers. Optische extensometers vormen hier de ideale oplossing aangezien ze geen enkele invloed hebben op het sample.
Breukgedrag: belangrijk voor tests tot breuk van het sample, om schade aan de extensometer te vermijden. Voor hogere breukenergieën moeten optische extensometers of extensometers met meetvoelers voorzien van een passend veiligheidsmechanisme gebruikt worden.
Afmetingen van het sample: sommige afmetingen zoals extreme breedte of dikte van het sample beperken de keuze van de extensometer.
Samplevorm: kan zorgen voor speciale uitdagingen. Componenten met onregelmatige vormen kunnen bijvoorbeeld de toegang tot het sample beperken.

Testverloop & norm

Zowel bij industrienormen als bedrijfsnormen stellen het testverloop en de vooropgestelde meetwaarden eisen aan de belangrijke functies van de extensometer.

Type belasting: waarvoor wordt de extensometer gebruikt: trek-, druk-, buig- of cyclische tests? Sommige extensometers zijn geschikt voor alle vier types belasting en laten snel omschakelen tussen testtypes toe.
Initiële meetlengte: gewoonlijk vastgelegd door de norm. Het meetbereik van de extensometer is gebaseerd op de initiële meetlengte en de maximale verlenging van het sample.
Nauwkeurigheid: voor de nauwkeurigheid van de extensometer wordt in de normen gewoonlijk verwezen naar een nauwkeurigheidsklasse of -graad. Deze worden beschreven in de kalibratienormen voor extensometers aan de hand van meetafwijkingen en resolutie (ISO 9513, ASTM E83).
Vereiste meetwaarden: welke meetwaarden worden bepaald met een bepaalde test en wat zijn uw vereisten? Een modulus wordt bijvoorbeeld bepaald aan het begin van de test, dus moet daar al een passend nauwkeurigheidsniveau aanwezig zijn. De nauwkeurigheid kan gewaarborgd worden met een geschikte kalibratie.
Reksturing met gesloten regelkring volgens ISO 6892-1 Methode A1: dit type reksturing stelt speciale eisen aan de extensometer. Om te verzekeren dat de testsnelheid automatisch bijgeregeld wordt, geeft de extensometer continu rekwaarden door aan de sturing (bij ZwickRoell gebeurt dit 2000 keer per seconde).

Testomgeving

Waaruit bestaat de testomgeving en hoe beïnvloedt dit de extensometer?

Testtemperatuur: voor tests bij afwijkende temperaturen moet u een geschikte extensometer gebruiken. Dit zijn extensometers die speciaal ontworpen zijn voor gebruik in een temperatuurkast of oven voor hoge temperaturen. Ook in deze omgeving kan uiterst nauwkeurig gemeten worden.
Lichtspelingen of convectie, bv. afkomstig van een luchtbehandelingstoestel, kunnen de nauwkeurigheid van een contactloze, optische extensometer beïnvloeden.
Stof, vuil en trillingen in een productie-omgeving vereisen een robuuste, ongevoelige extensometer.

Functionaliteit

Functionaliteit en meerwaarde gaan hand in hand, aangezien de extensometer meer te bieden heeft.

Flexibiliteit: een uiterst flexibele extensometer op gebied van toepassingen, sampletypes of functies zorgt dat geen extra extensometers nodig zijn.
Invloed van de bediener: hoe belangrijk is het wegwerken van de invloed van de operator voor het verkrijgen van betrouwbare testresultaten? De invloed van de operator kan leiden tot afwijkingen en spreiding in de testresultaten.
Geautomatiseerde functies: via het automatiseren van functies kan de invloed van de operator aanzienlijk verminderd of zelfs weggewerkt worden. Dit verhoogt de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de testresultaten aanzienlijk. Automatische functies maken interventies onnodig - van geautomatiseerde opmeting van de testruimte en het centreren van de meetpunten tot het automatisch instellen van de meetlengte en het automatisch aan- en afzetten van de meetvoelers.
Meerwaarde dankzij mogelijkheden: optische extensometers leggen een groot deel van het sample vast via camera’s, en kunnen dus meer informatie verzamelen over de metingen. Metingen kunnen gebeuren op meerdere meetpunten, rekevaluatie van een volledig vlak via 2D beeldcorrelatie, of automatische bepaling van de breuklocatie om afkeuring te voorkomen.
Opties om achteraf toe te voegen: deze bieden investeringszekerheid voor de toekomst. Sommige extensometers zijn geschikt voor een breed gamma toepassingen van bij het begin. Anderen kunnen makkelijk uitgebreid worden voor nieuwe toepassingen in de toekomst.

Automatisering

Makkelijke bediening voor de gebruiker aan de voorzijde.

Gebruikersprofiel: wie werkt met de machine? Gaat het om productiemedewerkers die ook tests uitvoeren zonder hiervoor uitgebreid getraind te zijn en/of zonder een aangepaste testprocedure? Of gaat het om specialisten die veel mogelijkheden willen om flexibel elke stap van het testverloop te kunnen sturen met een breed gamma functies? De extensometer en software kunnen afgestemd worden op het type gebruiker.
Opleidingsvereisten: geautomatiseerde functies zorgen dat minder training nodig is. Dit omvat ook een softwareprogramma met intuïtieve bediening, duidelijke structuur en aanpasbaarheid aan uw procedures.
Aanpassingen: als u vaak schakelt tussen verschillende toepassingen, moet u ook de hiervoor vereiste inspanningen in rekening brengen: hoe lang duurt de ombouw? Kan deze gebeuren door een persoon alleen? Kunnen fouten optreden tijdens het proces?
Markering van de samples: afhankelijk van het sample zijn voor een optische extensometer markeringen nodig, of soms ook niet. Naast de verschillende markeringsmogelijkheden, afgestemd op het sample en de test, kunnen optische systemen ook meten zonder markeringen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de ruwheid van het sample, en worden in de software virtuele meetmarkeringen geplaatst op het sample.

Budget en kostprijs

Voor de kostprijs is het belangrijk te focussen op de jaren na de aanschaf.

Acquisitiekosten: alhoewel deze initieel zeer belangrijk zijn, kunnen lage gebruikskosten voor een extensometer (en het systeem als geheel) een hoge aanschafkost snel compenseren.
De kost voor training hangt af van de vereiste opleidingen en het aantal bedieners van het systeem.
De kostprijs per test en mogelijk aantal samples: hoe meer tijd de operator spendeert aan manipulaties van het systeem, hoe meer tijd nodig is voor een test.
Tijd voor ombouw van het systeem of aanpassingen: aanpassen van het systeem voor andere toepassingen is tijdrovend. Een goed voorbeeld is de nodige ombouw bij gebruik van een temperatuurkast. In dit geval kan een hoop tijd bespaard worden als een enkele persoon in staat is de ombouw uit te voeren.
Kosten voor opvolging: bijkomende kosten kunnen ontstaan door een gebrek aan systeemnauwkeurigheid en reproduceerbaarheid. Als de spreiding in de resultaten te groot is, zijn verdere tests noodzakelijk. Naast de personeelskosten ontstaan hier wellicht ook nieuwe materiaalkosten. Daarom zijn betrouwbare testresultaten zo belangrijk.
Onderhoudskosten: Tenslotte zijn ook regelmatige onderhoudskosten belangrijk. Deze kunnen verlaagd worden door slijtagevrije onderdelen of een speciale testopstelling voor gebruik in stoffige productie-omgevingen.