万能試験機ではどのような試験ができるのですか?

あ 万能試験機 (UTM) 引張、圧縮、曲げ、せん断、剥離、疲労、硬度の各試験を実行でき、業界全体で必要とされる機械的特性評価の大部分をカバーします。を使用するかどうか 電子万能試験機 または 油圧万能試験機 、コアとなる試験機能は幅広く、UTM はあらゆる材料試験ラボで最も多用途な機器の 1 つとなっています。

引張試験: 最も一般的なアプリケーション

引張試験は、万能試験機で最も頻繁に実行される試験です。試験片は、制御された速度で破断するまで引き離されます。測定される主なパラメータは次のとおりです。

• 極限引張強さ（UTS） — 材料が耐えられる最大応力
• 降伏強さ — 永久変形が始まる応力
• 破断伸び — 延性の尺度
• ヤング率（弾性率） — 材料の硬さ

引張試験は、金属、プラスチック、ゴム、繊維、フィルム、接着剤、複合材料に適用されます。などの規格 あSTM E8/E8M (金属)、 ISO 6892-1 、そして あSTM D638 (プラスチック) がこれらの手順を管理します。典型的な鋼試験片のゲージ長は 50 mm で、クロスヘッド速度 2 mm/min で試験されます。

圧縮試験: 耐荷重能力の測定

圧縮試験では、材料またはコンポーネントが圧縮 (破砕) 荷重下でどのように動作するかを評価します。機械は 2 つのプラテンの間で試験片に下向きの力を加えます。結果には次のものが含まれます 圧縮強度 、 圧縮弾性率 、そして deformation behavior.

一般的なアプリケーションには次のものがあります。

• コンクリートシリンダー (通常、圧縮強度の範囲は次のとおりです) 20～40MPa 標準構造用コンクリートの場合）
• 発泡材および梱包材
• 医学研究における骨と生体材料
• スプリングとエラストマー

関連する規格には次のものがあります。 あSTM C39 コンクリート用と ISO604 プラスチック用。油圧万能試験機は、多くの場合、次の強度を超える強力な圧縮試験に好まれます。 500kN 、 such as structural concrete and heavy metal components.

曲げ（曲げ）試験: 曲げ耐性の評価

曲げ試験 (曲げ試験または 3 点/4 点曲げ試験とも呼ばれる) は、曲げ力に対する材料の抵抗を測定します。試験片は 2 つのサポート上に置かれ、荷重は中央 (3 点) または内側の 2 点 (4 点) に加えられます。

主な成果には以下が含まれます 曲げ強度 そして 曲げ弾性率 。このテストは次の場合に重要です。

• セラミックスおよびガラス（脆性破壊のため引張試験が現実的でない場合）
• 繊維強化複合材料と炭素繊維パネル
• プラスチックあたり あSTM D790 そして ISO178
• 木材および建設用木材

たとえば、ISO 178 に従ってテストされた標準ポリプロピレン試験片は、通常、約 1,300～1,800MPa .

せん断およびねじり試験

せん断試験では、断面に平行に加えられる力に材料がどのように反応するかを判定します。万能試験機には、次のことを行うためのせん断治具を装備できます。

• シングルラップおよびダブルラップせん断試験 — 接着剤および接着接合用 (ASTM D1002 による)
• 層間せん断強度 (ILSS) — 複合積層板用
• ピンせん断試験 — ファスナーおよびボルト締め接続用

ねじり試験は通常、専用のねじり試験機で行われますが、せん断弾性率とねじり破壊挙動を測定するためのねじりアタッチメントを備えた UTM で実行することもできます。

剥離・密着性試験

剥離試験は、接着剤、テープ、コーティング、フィルムの接着強度を定量化します。万能試験機は、定義された角度 (通常は 90° または 180°) で 1 つの接着層を別の接着層から引っ張ります。剥離力は次の単位で測定されます。 N/mm または N/25mm .

一般的なテスト構成には次のものがあります。

• Tピール試験 (ASTM D1876) — フレキシブルラミネート用
• 180°剥離試験 (ASTM D903) — 感圧テープ用
• 90°剥離試験 — 医療機器の接着剤および包装用

電子万能試験機は、正確な低力制御により、多くの場合、次のような低い力を測定するため、剥離試験に特に適しています。 0.01N 高分解能ロードセルを搭載。

万能試験機による疲労試験

疲労試験では、試験片に繰り返しの繰り返し荷重を加えて、試験片が破損するまでの応力にどれだけ耐えられるかを判定します。専用の疲労試験システムは存在しますが、多くの最新の UTM (特にサーボ油圧モデル) は、 繰り返し疲労試験 定義された周波数で。

主要なパラメータは次のとおりです。

• S-N曲線（ヴェーラー曲線） — 応力振幅と故障までのサイクル数
• 疲労限界 — 材料が無限サイクルに耐えられる応力
• 亀裂伝播速度 — ASTM E647 による

油圧万能試験機は通常、次の周波数で動作します。 10～50Hz 疲労試験に使用できるため、自動車、航空宇宙、構造工学コンポーネントに効果的です。

硬さと破壊靱性試験

あlthough dedicated hardness testers (Rockwell, Vickers, Brinell) are standard instruments, some UTMs can be fitted with indentation fixtures to conduct 計測器付き押し込み試験 、 providing hardness and elastic modulus data simultaneously.

亀裂伝播に対する材料の抵抗を測定する破壊靱性試験も UTM で実行されます。一般的なテスト方法には次のものがあります。

• K _IC (面ひずみ破壊靱性) ASTM E399による
• J積分試験 延性金属に関する ASTM E1820 に基づく
• CTOD（亀裂先端開口部変位） — 構造用鋼および溶接の品質に関連

電子式万能試験機と油圧式万能試験機: 試験能力の比較

万能試験機の種類は、どの試験が実用的かに大きく影響します。以下の表は、主な違いをまとめたものです。

治具と付属品を使用して実行される特殊なテスト

UTM の多用途性は、交換可能な治具と環境チャンバーによって劇的に拡張されます。適切なアクセサリを使用すると、次の特殊なテストも実行できます。

クリープ試験および応力緩和試験

クリープ試験では、長期間（数時間から数週間）にわたって一定の荷重を加えて、時間依存の変形を測定します。応力緩和テストでは、変形を一定に保ち、応力の減少を監視します。これらは以下にとって重要です ポリマー、はんだ接合部、および高温合金 .

高温および低温試験

UTM に取り付けられた環境チャンバーにより、次のようなテストが可能になります。 -70℃～350℃ 、 enabling evaluation of materials in operational temperature ranges. This is essential for aerospace components, automotive gaskets, and cold-chain packaging.

繊維および糸の引張試験

空気圧グリップまたはキャプスタン グリップを使用して、UTM は次のような規格に従って個々の糸、織布、ジオテキスタイル、不織布をテストします。 ISO 13934-1 そして あSTM D5034 、 measuring breaking force and elongation.

医療機器および生体力学的試験

UTM は、縫合糸、ステント、カテーテル、骨ネジ、インプラントをテストするために医療分野で広く使用されています。これらのアプリケーションでは、次の要件に準拠する必要があります。 ISO10993 そして あSTM F543 (骨ネジ)。強制解決は次のように細かく設定できます 0.001N デリケートな組織検査に。

業界のアプリケーションと標準の概要

万能試験機は、事実上あらゆる業界にサービスを提供します。以下は、一般的なセクター、実行されたテスト、および管理基準の概要です。

テストに最適な万能試験機の選択

電子万能試験機と油圧万能試験機のどちらを選択する場合、考慮すべき主な要素は次のとおりです。 力の範囲、試験の種類、および必要な精度 :

• を選択してください 電子UTM 600 kN 未満の力、正確な低速試験、剥離試験、医療機器試験、および高い変位分解能 (最高レベルの微細さ) を必要とするアプリケーション向け 0.001mm ）。
• を選択してください 油圧UTM 600 kN を超える重工業試験、高サイクル疲労、構造用鋼、コンクリート、および大断面の鍛造品または鋳物に適しています。
• どちらのタイプもサポート 引張、圧縮、曲げ、せん断、剥離試験 治具が適切に装備されていれば、材料の全範囲にわたって使用できます。

多様な材料試験を実施する研究所は、UTM ソフトウェアが複数の試験規格を同時にサポートし、治具の簡単な切り替えを可能にし、セットアップ時間を短縮し、試験スループットを拡大できるようにする必要があります。