什么是电子万能材料试验机？

　　一、 什么是电子万能材料试验机？
 

　　电子万能材料试验机是一种使用电机驱动的精密仪器，主要用于对金属、非金属、复合材料、塑料、橡胶、纺织品、医疗器械、建筑材料等试样进行​​静态载荷​​下的力学性能测试。所谓“万能”，是指通过更换不同的夹具和测量附件，它可以进行多种类型的测试，如拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂等。
 

　　其核心特点是：
 

　　•驱动方式​​：采用伺服电机和精密滚珠丝杠，控制精确，运行平稳。

 

　　•控制方式​​：全数字化闭环控制，由计算机软件控制整个测试过程。

 

　　•测量精度​​：远高于老式的液压万能试验机，特别是在小载荷测试中优势明显。

 

　　二、 核心结构与工作原理
 

　　1. 主要组成部分
 

　　一台典型的电子万能材料试验机通常由以下几个部分构成：
 

　　•​​机架​​：坚固的框架结构，为测试提供支撑。通常分为​​单立柱​​(适用于小载荷)和​​双立柱​​(门式，适用于中大载荷)两种。

 

　　•负载框架​​：即机架的主体部分。

 

　　•​​滚珠丝杠​​：将电机的旋转运动转化为横梁的精确上下直线运动。

 

　　•伺服电机​​：为整个系统提供动力，其转速和扭矩由控制系统精确指挥。

 

　　•移动横梁​​：通过丝杠驱动，上下移动以对试样施加载荷。

 

　　•力传感器​​：又称载荷传感器，是机器的“心脏”。它被安装在横梁上，用于实时、精确地测量施加在试样上的力值。其精度直接决定了试验机的测力精度。

 

　　•变形测量装置​​：通常指​​引伸计​​。它被夹持在试样上，用于直接、精确地测量试样在受力过程中的微小变形(应变)，比仅通过横梁位移计算的结果准确得多。

 

　　•​​夹具​​：用于夹持试样的关键部件。根据测试类型(如拉伸、压缩、弯曲)和试样形状(如棒材、片材、薄膜)的不同，有成千上万种专用夹具(如平楔形夹具、缠绕夹具、压缩夹具、三点弯曲夹具等)。

 

　　•控制系统​​：核心大脑，通常是一台工业计算机或嵌入式控制器，负责接收用户指令、控制电机运动、采集传感器数据。

 

　　•软件​​：用户交互的界面。现代试验机软件功能强大，可用于设置测试参数、控制测试过程、实时显示曲线(力-位移、应力-应变曲线)、分析测试数据(如计算弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率等)并生成测试报告。

 

　　2. 工作原理
 

　　(1)准备​​：将试样安装在上、下夹具之间，如需精确应变测量则安装引伸计。

 

　　(2)设置​​：用户在软件中选择测试标准(如ASTM, ISO, GB)或自定义测试方法，设置加载速度、终止条件等参数。

 

　　(3)​​运行​​：软件指令发出，控制器驱动伺服电机转动，通过丝杠使移动横梁按设定速度移动，对试样施加载荷。

 

　　(4)数据采集​​：力传感器实时测量力值(F)，引伸计或机器位移传感器测量变形(ΔL)或位移(D)，数据被高速采集并传回计算机。

 

　　(5)数据处理与显示​​：软件将采集到的原始数据(F, ΔL)转换为工程数据(应力σ、应变ε)，并实时绘制出应力-应变曲线等图表。

 

　　(6)结束与分析​​：当试样断裂或达到其他预设终止条件时，测试自动停止。软件根据曲线特征自动计算出一系列材料性能参数，并生成可导出的测试报告。

 

　　三、 主要测试项目与应用
 

　　通过不同的夹具和测试方法，电子万能材料试验机可以测量以下关键力学性能指标：
 

　　•拉伸测试​​：常用的测试。可测定：

 

　　•​​弹性模量

 

　　•屈服强度

 

　　•​​抗拉强度

 

　　•断后伸长率

 

　　•断面收缩率

 

　　•压缩测试​​：测定抗压强度、压缩模量、压缩屈服点等，常用于泡沫、水泥、金属柱等材料。

 

　　•​​弯曲测试​​：测定弯曲强度、弯曲模量、最大挠度等，常用于塑料、复合材料、陶瓷等。

 

　　•​​剪切测试​​：测定剪切强度。

 

　　•剥离测试​​：常用于胶粘剂、胶带、包装材料，测定剥离强度。

 

　　•撕裂测试​​：常用于薄膜、纸张、橡胶，测定撕裂强度。

 

　　•循环/疲劳测试​​(简单)：虽然专业疲劳试验机更擅长，但电子万能材料试验机也可进行低周次的循环加载测试。

 

　　​​应用行业​​：航空航天、汽车制造、高等院校、科研院所、质检单位、冶金建材、橡胶塑料、医疗器械、包装材料等几乎所有涉及材料研发和生产的领域。
 

　　四、 主要优势与特点
 

　　1.​​高精度与高分辨率​​：得益于精密的传感器和数字控制，力值和变形的测量精度非常高。

 

　　2.​​宽范围测试​​：通过更换不同量程的力传感器，一台机器可以实现从几牛(N)(如测试纤维)到数百千牛(kN)(如测试钢筋)的宽范围测试。

 

　　3.操作简便，自动化程度高​​：测试过程由软件控制，自动计算结果，大大减少了人为误差和工作量。

 

　　4.数据丰富​​：不仅可以得到最终结果，更能获得完整的载荷-位移曲线，为材料研究提供详尽的数据支持。

 

　　5.清洁环保​​：采用电机驱动，无需液压油，噪音小，无漏油风险，维护简单。

 

　　6.多功能性​​：通过配置不同夹具，可进行多种类型的力学测试。

 

　　五、 选型注意事项
 

　　在选择时，需要考虑以下几个关键因素：
 

　　•最大载荷(量程)​​：预计测试样品可能承受的最大力值是多少？选择一个量程比该值稍大的传感器以保证精度(一般建议在传感器量程的10%~90%范围内使用)。

 

　　•测试空间​​：上下夹具之间的有效距离和宽度是否能容纳您的试样.

 

　　•​​精度等级​​：根据测试标准要求选择，通常有0.5级、1级等，数字越小精度越高。

 

　　•​​夹具​​：根据您的样品和测试类型选择合适的夹具，这是成功测试的关键。

 

　　•​​软件功能​​：软件是否友好，是否支持您需要的测试标准和数据分析功能。

 

　　•​​扩展性​​：是否考虑未来需要增加引伸计、高温炉、低温箱等附件。