油圧万能試験機: エンジニアリングおよびアプリケーションガイド

油圧 UTM のパワーと精度

あ 油圧万能試験機 (UTM) 高容量材料試験の業界標準であり、特に次の範囲の大きな引張、圧縮、または横方向の荷重を加えるように設計されています。 300kN ～ 3000kN (およびそれ以上) 。リードスクリューを使用する電気機械システムとは異なり、油圧 UTM は高圧流体力学を利用して、高強度合金、鉄筋コンクリート、および大規模構造コンポーネントを破壊するのに必要な力を供給します。品質管理マネージャーや土木技術者にとって、油圧システムの決定的な利点は、 継続的な高負荷サイクル下での優れた剛性と耐久性 、標準的な電動機械が機械的トルク制限に達するような頑丈な工業用材料のための、より安定した試験プラットフォームを提供します。

機械原理と構造構成

油圧 UTM のアーキテクチャは、軸方向のアライメントを維持しながら、巨大な反力を管理するように設計されています。正確なデータ収集には、油圧ラムとロード フレーム間の相互作用を理解することが不可欠です。

デュアルスペースロードフレーム

ほとんどの大容量油圧機械は、 デュアルスペースデザイン 。通常、上部スペースは引張試験用に確保され、下部スペース（可動クロスヘッドとベースの間）は圧縮と曲げに使用されます。これにより、技術者が重いグリップを頻繁に交換する必要がなくなり、大量のテストラボでのスループットが大幅に向上します。柱は多くの場合、建築材料試験で一般的な研磨粉塵に耐えられるよう、高周波焼入れとクロムメッキが施されています。

サーボ油圧制御システム

以前は、油圧機械はニードルバルブを介して手動で制御されていたため、ひずみ速度が不安定でした。モダン サーボ制御油圧システム 高周波閉ループフィードバックを利用します。を超える速度でロードセルまたは伸び計を監視することにより、 1,000Hz 、サーボバルブは、流体の流れを瞬時に調整して、正確な一定のひずみ速度（たとえば、0.005 mm/mm/min）を維持できます。これは、次のような規格に準拠するために必須です。 あSTM E8 or ISO 6892-1 .

技術比較: 油圧式 UTM と電気機械式 UTM

適切な駆動システムの選択は、予想される最大荷重と必要なクロスヘッド移動量に基づいて建設的に決定します。次の表は、特定の過酷な用途に油圧システムが推奨される理由を示しています。

あdvanced Gripping and Fixturing Technology

油圧 UTM では、試験片を保持する方法は力の適用自体と同じくらい重要です。不適切なグリップでは、試験片の滑りやジョー面付近の「早期破損」が発生し、試験データが無効になる可能性があります。

油圧側動グリップ

大容量のテストでは、手動のウェッジ グリップでは不十分なことがよくあります。 油圧横作動グリップ 引張荷重に依存しない一定のクランプ力を提供します。これは、鉄筋や構造用鋼など、破壊前に大幅な「ネッキング」（薄化）が生じる材料にとって重要です。クランプ圧力は次の範囲に達します。 700バール以上 最も滑らかな硬化表面でも確実に固定されます。

圧縮プラテンと曲げ治具

コンクリート立方体または円柱を試験する場合（規格に準拠） あSTM C39 )、非平行な試験片の端に対応するには、プラテンを球状に取り付ける必要があります。油圧 UTM は多くの場合、硬化された大径プラテン (最大 300mm) を備えています。 55-60HRC 高強度コンクリート骨材の圧入を防止します。

データの取得とソフトウェアの統合

最新の油圧 UTM の真の価値は、洗練されたソフトウェア パッケージを介して生の力と変位を実用的なエンジニアリングの洞察に変換できる機能にあります。

• リアルタイム曲線プロット: 最新のシステムのプロット 応力-ひずみ、力-伸張、荷重-時間 同時にカーブします。これにより、エンジニアは降伏点の上限と下限、および極限引張強さ (UTS) を即座に特定できます。
• あutomatic Break Detection: ソフトウェアは荷重の突然の低下 (通常 10 ～ 50%) を監視し、試験片の破損時に油圧ラムを直ちに停止し、ロードセルの損傷や試験片の端の破損を防ぎます。
• 伸び測定の統合: ヤング率を正確に計算するには、ソフトウェアは次のデータを同期する必要があります。 クリップオン、ロングトラベル、またはビデオ伸び計 。最新のビデオ伸び計は、物理的接触なしで 1000 mm を超えるひずみを追跡できるため、高エネルギーの水圧破壊に最適です。

油圧を長持ちさせるための必須のメンテナンス

あ hydraulic UTM is a long-term investment that can last 20年から30年 厳格なメンテナンススケジュールを伴います。これらの機械は極度の圧力下で動作するため、流体の清浄度が最も重要な変数となります。

オイルの濾過と冷却

作動油には、繊細なサーボバルブを詰まらせる可能性のある微粒子が含まれないようにする必要があります。推奨されるのは、 2,000 時間の稼働ごとに 10 ミクロンのフィルターを交換してください 。さらに、頻繁に使用するラボでは、油温を以下に維持するために水冷または空冷熱交換器を利用する必要があります。 50℃ 過熱されたオイルは粘度を失い、内部シールの漏れにつながるためです。

あnnual Calibration Requirements

法的認証および品質認証 (ISO 9001/ISO 17025) を維持するには、トレーサブルなプルービング リングまたはマスター ロード セルを使用して油圧 UTM を毎年校正する必要があります。の 許容誤差は通常、±0.5% または ±1.0% 以内です。 表示された荷重の。定期的な校正により、繰り返しの応力負荷によって高圧トランスデューサーがドリフトしていないことが確認されます。

結論: 戦略的な選択基準

油圧万能試験機に投資する場合は、施設の長期的な材料ロードマップの建設的な分析に基づいて決定する必要があります。テスト要件を頻繁に超える場合 600kN または次のような構造材料が関与する 鉄筋(グレード60/75) 、油圧システムが唯一の実行可能な選択肢です。マシンに優先順位を付ける 閉ループサーボ制御、モジュラーグリップシステム、堅牢なソフトウェアスイート 。フレームの剛性と油圧効率に重点を置くことで、研究室は世界で最も要求の厳しいエンジニアリング用途向けに高精度で再現性のあるデータを提供できるようになります。