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什麼是壓縮測試?
簡介

 

壓縮測試是與拉伸彎曲測試並列的最基本機械測試之一。壓縮測試用於確定材料在受到壓碎負載時的行為,通常是使用萬能試驗機上的壓板或專用夾具,對試樣(通常為立方體或圓柱體形狀)施加壓力來進行。在測試過程中,會計算材料的各種性質並繪製成應力-應變圖,用於確定諸如彈性極限比例極限屈服點屈服強度以及某些材料的抗壓強度等特性。

為什麼要進行壓縮測試?

壓縮測試使製造商能夠在製造過程的多個階段評估材料、組件和產品的完整性和安全性。為了讓材料能被選用於新的應用或產品中,它需要證明能夠承受在最終使用過程中可能遇到的各種機械力。潛在的應用範圍可以從汽車擋風玻璃的強度測試到建築用混凝土樑的耐久性測試。座椅中使用的泡沫必須讓消費者感到舒適,而藥物輸送裝置必須讓醫療提供者易於使用。此外,材料和產品可能會在短期或長期內,通過循環或重複使用,在各種不同的溫度和環境條件下承受機械力。座椅墊預期要持續一定的時間,而汽車輪胎必須在各種天氣條件下保持其彈性。具有高拉伸強度的材料往往(但並非總是!)表現出較低的抗壓強度。同樣,具有高抗壓強度的材料往往表現出較低的拉伸強度。因此,壓縮測試通常用於混凝土、金屬、塑料、陶瓷、複合材料和瓦楞材料(如紙板)等脆性材料。這些材料通常用於承重場合,其在壓縮力下的完整性至關重要。

與通常用於確定特定材料拉伸性能的拉伸測試不同,壓縮測試通常在成品上進行。常見物品如網球、高爾夫球、水瓶、保護殼、塑料管和家具都是需要評估其抗壓強度的產品示例。例如,工程師可能想通過製造壁厚較薄的水瓶來節省塑料,但這些瓶子仍必須足夠堅固,能夠在運輸過程中被打包成托盤並堆疊在一起。壓縮測試可以幫助工程師微調產品強度和材料節約之間的平衡。

除了在研發過程中的重要性外,壓縮測試也被品質保證部門用來確保成品批次符合壓縮性能的要求規格。這從安全和商業角度來看都很重要,因為有缺陷的產品可能對最終用戶造成危險,也可能給製造商帶來產品延遲、收入損失和聲譽受損等重大損害。

 

 

如何進行壓縮測試
壓縮測試的基本原理

 

 

壓縮測試在萬能試驗機(也稱為壓縮測試機)上進行。這些機器由單柱或雙柱機架組成,配備負荷傳感器、測試軟體和特定應用的壓板及配件。萬能試驗機具有多種力量容量,範圍從 0.02 N 到 2,000 kN。大多數低力測試在 Instron 6800 系列等台式機上進行,而較高力的應用則需要 Instron 工業系列等落地式機架。這些系統可以配置不同的夾具來測試任何產品、組件或材料。

壓縮測試系統設置
壓縮測試機
負載機架

壓縮測試機可根據其力量容量採用單柱或雙柱配置。

軟體

測試軟體是操作員配置測試方法和輸出結果的地方。

荷重元

荷重元是測量施加於試樣上力的傳感器。Instron 荷重元的精確度可達荷重元容量的 1/1000。

壓板

我們提供各種壓板和其他壓縮夾具,以適應不同材料、形狀和尺寸的試樣。

 

INSTRON 壓縮測試設備
系統、組件和零件

 

 

壓縮測試機有多種不同尺寸和力量容量,範圍從 0.02 N 到 2,000 kN。大多數低力測試在電動單柱或雙柱台式機上進行,而較高力的應用則需要落地式機架。Instron 的6800 系列系統提供高達 300 kN 的容量範圍,可以執行多種不同類型的測試,包括拉伸、壓縮、彎曲、剝離、撕裂、剪切、摩擦、扭轉、穿刺等。Instron 的工業系列伺服液壓系統專為更高容量的高強度金屬、合金和先進複合材料測試而設計。

6800 系列萬能試驗系統

 

高達 300 kN 的萬能試驗系統

單柱和雙柱台式及落地式試驗系統,力量容量範圍為 0.02 N(2 gf)至 300 kN

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高達 2000 kN 的工業系列萬能試驗系統

 

高達 2000 kN 的工業萬能試驗系統

Instron 工業系列包括單試驗空間或雙試驗空間的框架,力量容量範圍從 300 kN 到 2000 kN

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壓縮壓板
自對準 | 高力 | 疲勞額定

壓縮壓板用於對各種材料和組件進行壓縮測試。當安裝在萬能試驗機上時,它們可以進行各種測試來確定壓縮模量、壓縮強度和壓縮屈服強度等性質。

自對準/球面座

 

2501 系列靜態測試
50 N - 600 kN 負載容量

 

2501 系列壓縮壓板是精密加工的夾具,設計用於測試過程中均勻分配壓縮負載。這些壓板具有硬化表面(洛氏硬度 HRC 58/60),適用於需要均勻應力分佈的壓縮測試。

 

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自對準/球面座

 

自對準/球面座
用於靜態和動態測試應用

 

在施加小預載荷時,球面座壓縮壓板提供所需的自對準功能,以適應表面不完全平行的壓縮試樣。

 

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W-2004-d 壓縮壓板

 

W-2004 系列高力靜態測試
600 kN - 5000 kN 負載容量

 

這些高強度、多用途壓板可以輕鬆配置於 Instron 和其他靜態萬能試驗機上。

 

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Foam Compression Fixture
Foam Compression Fixture Foam Compression Fixture Foam Compression Fixture

 

泡沫壓縮夾具
目錄編號 2810-130

 

泡沫壓縮夾具專為發泡材料的壓痕和壓縮測試而設計。需要這種類型夾具的標準包括 ASTM D3574、ASTM D5672、ISO 2439 和 ISO 3386。該夾具的主要部件包括一個穿孔加載台和一個圓形壓頭/砧座。直徑 203 毫米的上部砧座包含一個萬向接頭。底座台面上鑽有直徑 6.5 毫米的孔,孔距為 20 毫米,並從安裝表面抬高以允許試樣中的空氣快速逸出。

 

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2840 系列壓縮壓板

 

2840 系列動態測試
200 kN - 2000 kN 靜態負載容量 | 100 kN - 1000 kN 動態負載容量

 

2840 系列壓縮盤包含 LVDT 安裝座,專為可靠的壓縮高週疲勞測試而設計。

 

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壓縮夾具轉接器套件

 

壓縮夾具轉接器組
690 MPa(100,000 psi)壓力額定值

 

提供一個可螺接到致動器桿的台面組件,適合放置下部壓縮壓板和其他可選夾具。

 

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壓縮測試標準
塑料、彈性體和金屬測試標準

 

 

大多數壓縮測試都是按照ASTMISO等標準組織發布的既定標準進行。測試標準規定了不同類型原材料(如用於基礎設施項目的金屬和混凝土)以及成品(如醫療器械消費電子產品)的可接受測試參數和結果。這些標準確保進入供應鏈的材料和產品具有可預測的機械性能,且不太可能在預期用途中失效。 例如,家具、汽車和床墊行業遵循 ASTM D3574 標準,該標準測量聚氨酯泡沫的壓痕力偏轉。此測試通過測量泡沫壓縮至原始厚度 25% 時的力來測量泡沫的初始柔軟度。然後測量當壓縮至原始厚度 65% 時的力來測量其支撐性。汽車座椅工程師會指定他們在最終產品中想要的壓痕力偏轉值,而製造地點會在每班次進行多次測試,以保證每個製造的座椅在柔軟度和支撐性方面都具有相同的感覺。 由於產品失效的成本和安全影響不容忽視,建議公司投資高品質、精確的測試設備,這些設備專門設計用於幫助他們輕鬆確定其產品是否符合適用標準。

以下是一些最常見的國際拉伸測試標準列表。

  • ASTM C109 | 2 英寸混凝土立方體壓縮測試
  • ASTM C170 | 尺寸石材的壓縮強度
  • ASTM C365 | 夾層芯材的壓縮測試
  • ASTM C39 | 混凝土圓柱體壓縮測試
  • ASTM D1621 | 剛性泡沫塑料的壓縮性能
  • ASTM D2844 | 壓實土壤的水分滲出測試
  • ASTM D3410 | 聚合物基複合材料的抗壓強度
  • ASTM D575-91 | 橡膠壓縮性能標準測試方法
  • ASTM D6484 | 聚合物基複合材料層壓板的開孔壓縮強度
  • ASTM D6641 | 使用組合載荷壓縮(CLC)測試夾具測試聚合物基複合材料的壓縮性能
  • ASTM D695 | 剛性塑料壓縮測試
  • ASTM D7137 | 受損聚合物基複合材料板的壓縮殘餘強度性能
  • ASTM F1306 | 柔性屏障薄膜和層壓板的低速穿透阻力
  • ASTM D3574 | 柔性泡沫材料標準測試方法