荷重元 | ZwickRoell

負載範圍

5 N - 2,500 kN （準靜態）
1 kN - 1,000kN（動態）

精度等級

ISO 7500-1
ASTM E4

測試類型

拉伸測試
彎曲測試
壓縮測試
疲勞測試
破壞力學

荷重元之比較要求優勢與特點準確度特性可選購配件

在材料測試領域中，荷重元被用於測量使材料變形或破裂所需的力，藉此表示材料的機械特性。荷重元感測器將力的物理量轉換為可測量的電壓。荷重元可用於拉伸、壓縮和彎曲以及扭轉與循環測試。

材料測試的要求往往相當極端且多樣化，因此荷重元可說是測試系統的核心。荷重元在本質上為可靠、可解釋的測試結果提供了先決條件。為確保將此核心組件完美併入測試系統中，ZwickRoell 製造開發獨家專利的Xforce 荷重元系列，滿足最嚴格的準確度和穩健性要求。

荷重元比較
Xforce	Precision P	High-precision HP	High-precision HP+ ¹	K	K+ ¹	高負載	動態 ^₂
標稱力 F_nom	5 N至150 kN	5 N至10 kN	5 N至10 kN	10 kN至250 kN	10 kN至250 kN	330 kN至2500 kN	1 kN至1000 kN
準確度等級 1（來自F_nom的 x%）	0.4 %	0.2 %	0.1 %	0.2 %	0.1 %	從Fnom的0.2%起	從Fnom的0.4%起
準確度等級 0.5	2 %	1 %	0.1 %	1 %	0.1 %	從Fnom的1%起	從Fnom的1%起
應用	準靜態	準靜態	準靜態	準靜態	準靜態	準靜態	準靜態與疲勞測試

¹「+」系列荷重元具有更廣的測量範圍，且校正在此範圍內有效。
² Xforce 動態荷重元（5 kN以上）配有整合的加速度計。

荷重元要求

軸向力限制

荷重元測量軸方向的軸向極限力量和極限力量範圍。於荷重元的測量軸方向施加過大的力，可能會導致荷重元永久變形，其測量準確度也將受限。

Xforce 荷重元可承受300%標稱力而不會發生機械故障，在不發生零點偏移的情況下也可承受高達150%標稱力。藉由荷重元內獨特的電子識別系統，我們的testXpert 測試軟體可自動識別荷重元及其特性，並針對測試設定適當的力和位移極限。

橫向力

橫向力是一種外力，作用在與測試軸垂直的應變計安裝表面。這些力可能對測試結果帶來負面影響。

我們的Xforce 荷重元（HP 和 K）專為容易受到橫向力影響的測試而設計製造。等同標稱力10%的橫向力僅會導致測量值0.02%的偏差。

溫度

荷重元的溫度波動可導致變形，從而影響測試結果。

我們的Xforce 荷重元HP 和 K尤其特別，具有整合溫度補償功能。

彎矩

若因槓桿作用而以偏移方式產生橫向力，或因偏心作用而以偏移方式施加軸向力時，便會產生彎矩。

Xforce荷重元的設計旨在將彎矩減到最小。在橫向力、彎矩或扭矩疊加作用下，變形元件表現出較高的彎曲剛度。

扭矩

若橫向力並非直接影響測量軸，則會產生扭矩。扭矩係透過測試安排或試樣所產生，例如在螺旋彈簧的壓縮測試中出現。

對於Xforce荷重元，發生平行偏移時，每偏移1公厘，則每公厘扭矩均對應於標稱力的0.2%（P和HP）或0.005% (K)。

影片： Xforce 荷重元

穩健與高準確度。別只聽我們的介紹；親自試試看吧！

Xforce 荷重元的優勢與特點

獨特的自我識別功能

節省時間、防止失誤並確保您的荷重元受到保護。

連接後，荷重元的類型和屬性（包括力和行程限制）將由我們的testXpert 測試軟體自動匯入及識別。
無需手動輸入此訊息，從而防止可能發生的使用者輸入錯誤。
感測器過載情況和發生日期等關鍵資訊記錄在識別系統的記憶體中。

符合標準的工廠校正

仰賴您荷重元的準確性！

根據 ASTM E4 和 ISO 7500 進行經認證的廠家校正
在出貨前，每個荷重元都會使用完整的測試系統進行校正，包括驅動器以及測量和控制電子設備。
校正資訊記錄在原廠校正證書中，該證書包含在荷重元的供貨範圍。

更多有關 ISO 7500-1 / ASTM E4 的資訊

出色的線性

最大化您測試結果的價值！

線性，或者非線性代表著整個操作範圍的荷重元誤差。

ASTM E4 規定相對顯示偏差不得大於測量值的 1%（通常從荷重元額定力量的 1% 到 100%）：

荷重元 Xforce HP 和 Xforce K：來自額定力量 0.1% 的最大顯示偏差為測量值的 1%，來自額定力量 0.4% 的則為測量值的 0.25%。
荷重元 Xforce Dynamic：來自額定力量 0.5% 的最大顯示偏差為測量值的 1%，來自額定力量 1% 的則為測量值的 0.5%。

ISO 7500-1 定義從 0.5 到 3 的準確度等級，材料試驗機最通用的校正相當於1：

Xforce 荷重元符合 ISO 7500-1，準確度 1 和準確度 0.5 的全部五項準則。

荷重元提供的廣泛測量範圍

通常無需購買及校正多個荷重元！

使用單一荷重元滿足多種應用要求，其測量範圍為荷重元標稱力的 0.1% 至 100%。
可用的測量範圍不受附加的測試治具或高達標稱力 45% 的試樣夾具重量影響。

穩健又可靠

自信地進行測試！

整合了過載保護
testXpert 測試軟體可讓您設定導致測試系統自動關閉的負載限制。
軟體和硬體限位開關限制橫樑的行程範圍，保護您的荷重元和測試工具。
Xforce 荷重元可承受高達 300% 標稱力的負載而不破裂，以及高達 150% 標稱力的負載而不會出現零點偏移。因此通常不需要過載保護功能，例如預載彈簧組件、機械止動件或用於吸收側向力的導軌。

簡單、快速且精確地組裝試樣夾具

輕鬆更換和校正測試治具

每個荷重元都配備了精確配合的安裝接頭，以便試樣夾具和測試工具可以快速插入並無間隙，且與測試軸實現最佳對中。
參考位置（如測試治具距離）僅需設定一次並可儲存在 testXpert 測試軟體中。
Xforce K 荷重元具有可選配的安裝接頭，使其可以在兩個測試區域中使用。
Xforce 動態荷重元始終連接法蘭，以確保其動態疲勞強度。

快速更換荷重元

將多個荷重元用於同一試驗機來節省時間

若使用多個荷重元，或在須頻繁更換荷重元的情況下，建議選購「透過安裝接頭連接」功能。透過安裝接頭可將第二個荷重元連接至測試系統中的現有荷重元，連接方法與治具連接於現有的荷重元相同。由於原本的荷重元保持原位並額外裝有安裝接頭，因此不須在每次更換荷重元時都將其擰緊或擰開。選購此功能將得到以下優勢：

電纜不會因擰緊或擰開而受到不必要的壓力
提高靈活性並節省時間
快速對中測試軸

荷重元如何運作？

最常見的產業荷重元為應變計。荷重元透過機械變形元件運作，應變計則以測量電橋的形式與該元件連接。

當力施加至荷重元時，與應變計相連的機械元件會發生彈性變形。變形還有分為機械伸長及壓縮等形式，因此應變計也可能被伸長或壓縮。這種與應變相關（因此取決於力）的電阻變化透過電子測量設備轉換為測量訊號，並進一步處理。

壓縮荷重元針對壓縮力進行測量，通常安裝在測試治具下方。拉伸荷重元則負責測量拉伸力。

荷重元如何運作？搭載應變計的荷重元於伸長與壓縮狀態下圖示 — 應變計的伸長／壓縮

荷重元準確度

荷重元的準確度是透過測量誤差來測定的。測量誤差愈小，荷重元的準確度即愈高。最常見的準確度規格是線性（或者非線性）。

線性（或非線性）

¹性能 ²負載 ³零點調整 ⁴額定功率 ⁵非線性 ⁶遲滯

線性係指一種數學關係，以直線性方式表示。在荷重元的案例中，線性度即為施加的力與感測器所產生結果之間的關係。荷重元的準確度通常以顯示值的 ±x% 形式表示。

範例：1000 N Xforce HP+荷重元在Class 0.5的等級下進行校正。在 1N 至 1000 N 範圍內，測量準確度為荷重元顯示值的±0.5%，即在 1N 情況下，測量準確度為 ± 0.005N。

遲滯

遲滯的定義為施加相同的負載時，兩個荷重元讀數之間的最大差異，其中一個讀數可透過從零開始增加負載得到，另一個則藉由從荷重元最大標稱負載開始，逐漸降低負載而得。

可重複性

在相同的負載和環境條件下，施加重複負載時不同荷重元讀數的最大差異。

溫度變異範圍和零點

荷重元的溫度變化會導致功率或零點改變。

進一步瞭解 ZwickRoell 荷重元如何幫助您解決測試時所面對的挑戰。

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選配的荷重元配件

日常檢查裝置

日常檢查設備用於透過重新校正/調整後測量的比較值，對 500 N 荷重元進行定期檢查。該設備由兩個參考標準組成（主要/附屬）。

透過簡易安裝和拆卸，即可在任意試數量驗機上操作治具和軟體。
可檢測荷重元壓縮和拉伸方向的系統性誤差。
可靠的測試結果：在定期校正之間進行檢查，可確保荷重元傳感器無系統誤差。
日常檢查的結果會紀錄在 testXpert 軟體的報告中。
可追溯性：在可追溯性和文件方面，所有安全關鍵測試都有特定要求。透過 ZwickRoell 測試軟體，管理者可指定需要記錄的內容，以及必須新增哪些操作和事件的理由。

搭載負載分流裝置的 Xforce 負載量測系統

搭載負載分流裝置的荷重元特別適用於以下情況：

測試以高速度進行，因此會出現所設定的極限力量反應不夠快的風險。
進行測試時，測試工具之間的間隔或行程距離很短；這個情況也特別適合彈簧和組件測試。

在壓縮方向測試時，Xforce HP 荷重元被機械過載保護裝置和一個整合的負載分流裝置所保護。

在機械過載保護的情况下，機械止動器會在達到荷重元的最大允許極限力量前將其阻斷。它防止了由於過載對荷重元造成的任何損壞。
這個整合的負載分流裝置保護了整個測試安排：從力閥值 120+6/-4% F_nom開始，現有的力被轉移到數個彈簧。因此，對整個測試安排進行了負載分流。這個負載分流裝置可以防止因力增加而對荷重元導致過載甚至破壞的影響。