什么是压缩测试?
前言


拉伸弯曲测试之外,压缩测试是最基本的机械测试类型之一。压缩测试用于确定材料在施加断裂载荷下的性能,通常通过使用压盘或通用测试机上的专用工装对试样(一般为长方体或圆柱几何体)施加压缩压力来进行这类测试。在测试过程中,对材料的各种特性进行计算并绘制成应力应变图,用以确定弹性极限比例极限屈服点屈服强度以及某些材料的抗压强度等特性。

为何要进行压缩测试?

通过压缩测试,制造商能够在制造过程的多个阶段中评估材料、部件和产品的完整性和安全性。当为新的应用或产品选择材料时,其需要能够承受最终应用带来的机械力。潜在的应用可包括汽车挡风玻璃的强度试验,以及建筑中使用的混凝土梁的耐久性试验等。座椅中使用的泡沫必须能为消费者带来舒适感,而给药设备必须便于医务人员使用。此外,材料和产品可能会因循环或重复使用,以及在各种不同温度和环境条件下短时间或长时间暴露于机械力下。座椅软垫需要能够持续使用一定的时间,而汽车轮胎必须能够在各种天气情况下保持弹性。具备较高抗拉强度的材料往往(但不是绝对!)具备较低的抗压强度。同样,抗压强度高的材料则往往表现出较低的抗拉强度。因此,压缩测试通常用于脆性材料,例如混凝土、金属、塑料、陶瓷、复合材料以及诸如硬纸板等的瓦楞材料。这些材料在实际应用中的主要优点是其承载能力,它们在压缩力下保持完整性的能力至关重要。

压缩测试通常是在成品上进行,这与为确定特定材料的拉伸性能而进行的拉力测试有所不同。网球、高尔夫球、水瓶、保护套、塑料管和家具等常见物品,都是需要评估抗压强度的产品示例。例如,一名工程师可能想通过制造瓶壁更薄的水瓶来节省塑料,但为了便于使用托盘包装并堆叠在一起进行运输,瓶子仍必须足够坚硬。压缩测试可以帮助工程师在产品的强度和节省材料之间找到平衡。

除了对研发流程至关重要外,质保部门还使用压缩测试来确保成品批次满足所需的压缩性能规范。这从安全和商业角度来看都很重要,因为如果产品出现缺陷,可能会给最终用户带来危险,也可能会以产品发布延迟、收入损失和声誉受损的形式给制造商造成重大损害。



如何进行压缩测试 压缩测试的基本原则

 


压缩测试机是在通用测试机上进行的,这种机器也叫做压缩测试机。此类机器包括配有载荷传感器、测试软件及专用压盘和配件的单柱或双柱机架。通用测试机有各种不同力载荷能力可供选择,可提供的力从 0.02 N 到 2,000 kN 不等。我们可以在诸如 Instron 6800 系列的台式机器上进行大部分小载荷的测试,而对于大载荷测试,则需要落地式结构的设备,例如 Instron 工业系列。这些系统可以配置不同的工装,用于测试各种产品、部件和材料。

压缩测试系统设置 


压缩测试机
载荷机架
根据力载荷能力的不同,压缩测试机可以采用单柱或双柱配置。
软件
测试软件可供操作员配置测试方法和输出结果。
载荷传感器
载荷传感器是一种传感器,用于测量施加至试样的力。Instron 载荷传感器的精度可达到载荷传感器载荷能力的 1/1000。
压缩压盘
提供多种类型的压缩压盘和其他压缩工装,以适应不同材料、形状和尺寸的试样。

 




Instron 压缩测试设备 系统、组件和零部件

 



压缩测试机有各种不同尺寸可供选择,且其可提供的力载荷能力从 0.02 N 到 2,000 kN 不等。大多数低载荷测试是通过机电单柱或双柱台式机器执行的,而大载荷能力应用则需要落地式机架。Instron 的 6800 系列系统可提供高达 300 kN 的力载荷能力,并且能够执行多种不同的测试,包括拉伸、压缩、弯曲、剥离、撕裂、剪切、摩擦、扭曲、穿刺等。Instron 的工业系列液压伺服系统专为执行更高载荷能力的高强度金属、合金和先进复合材料而设计。

6800 系列通用测试系统


通用测试系统的力载荷能力高达 300 kN

单柱和双柱台式及落地式测试系统的力容量范围从 0.02 N (2 gf) 到 300 kN 不等。

更多信息

工业产品系列通用测试系统的力载荷能力高达 2,000 kN


工业级通用测试系统的力载荷能力高达 2,000 kN

Instron 的工业产品系列包含带有单一或双测试空间的机架,力容量范围从 300 kN 到 2000 kN 不等。

更多信息




压缩压盘
自对准 | 高力值 | 疲劳评级


压缩压盘用于对各种材料和部件进行压缩测试。安装在通用测试机中后,压缩压盘支持进行各种测试,以测定压缩模量、抗压强度和压缩屈服强度等各种属性。

自对准/球面底座


用于静态测试的 2501 系列
50 N - 600 kN 的载荷能力

2501 系列压缩压盘是经过精密加工的工装,专为在测试过程中实现压缩载荷的均匀分布而设计。这些压盘的表面经过硬化处理 (Rockwell HRC 58/60),适用于应力均匀分布至关重要的压缩测试。


更多信息




自对准/球面底座


自对准/球面底座
适用于静态和动态测试应用

在施加一个小的预载荷时,球面底座压缩压盘可以提供适应表面不完全平行的压缩试样所需的自对准。


更多信息




W-2004-D 压缩压盘


用于高力值静态测试的 W-2004 系列
600 kN 至 5000 kN 的载荷能力

这些高强度的多功能压盘可以根据 Instron 和其他静态通用测试机的需求轻松地进行配置。


查看规格






泡沫压缩工装
目录编号 2810-130

泡沫压缩工装专为膨胀多孔材料的压痕和压缩测试而设计。需要这种工装类型的标准包括 ASTM D3574、ASTM D5672、ISO 2439 和 ISO 3386。工装的主要部件包括穿孔装载台和圆形压头/铁砧。直径 203 毫米的上砧有一个旋转接头。底座开有 6.5 毫米的孔,孔间距为 20 毫米,并从安装表面抬高,允许空气快速从试样中逸出。


查看规格




2840 系列压缩压盘


用于动态测试的 2840 系列
200 kN - 2000 kN 的静态负荷能力 | 100 kN - 1000 kN 的动态负荷能力

2840 系列压缩压盘安装有线性可变差动变压器 (LVDT),专为可靠的压缩高周疲劳测试而设计。


查看规格




压缩工装适配器套装


压缩工装适配器套装
690 MPa (100,000 psi) 的压力额定值

提供拧入执行器杆的工作台组件,适合放置较低的压缩压盘和其他可选工装。


查看规格





压缩测试标准 塑料、弹性体和金属试验标准

 



大多数压缩测试是根据 ASTMISO 等标准组织发布的既定标准执行的。试验标准为不同类型的原材料(如金属和基建项目的混凝土)以及成品(如医疗器械消费电子产品等)规定了可接受的测试参数和结果。这些标准可确保进入供应链的材料和产品呈现可预测的力学性能,且在预期最终应用中不太可能会失效。例如,家具、汽车和床垫行业遵循 ASTM D3574,它测量的是聚氨酯泡沫的压痕力挠度。该测试通过测量将泡沫压缩至其原始厚度的 25% 时的力来测定泡沫的初始柔软度。然后,通过测量将泡沫压缩到其原始厚度的 65% 时的力来测定泡沫的支撑程度。汽车座椅工程师会指定他们想在最终产品中使用的泡沫的压痕力挠度值,而制造部门会在每个班次进行多次测试,确保制造的每个座椅在柔软度和支撑性能方面均具有相同的感觉。产品失效的成本和安全影响不容忽视,因此,建议企业投资高质量的精确测试设备,这有助于其轻松测定其产品是否符合适用标准。

以下列出了一些最常见的国际拉伸测试标准。

  • ASTM C109 | 2 英寸混凝土立方体的压缩测试
  • ASTM C170 | 石材的压缩强度
  • ASTM C365 夹芯材料的压缩测试
  • ASTM C39 | 混凝土缸的压缩测试
  • ASTM D1621 | 硬质泡沫塑料压缩性能
  • ASTM D2844 | 压实土的水分渗出测试
  • ASTM D3410 | 聚合物基复合材料的压缩测试
  • ASTM D575-91 | 橡胶压缩性能标准测试方法
  • ASTM D6484 | 聚合物基复合材料层压板的压缩测试
  • ASTM D6641 | 使用复合加载压缩 (CLC) 测试工装的聚合物基符合材料压缩测试
  • ASTM D695 | 硬质塑料的压缩测试
  • ASTM D7137 | 破损聚合物基复合板的压缩残余强度特性
  • ASTM F1306 | 柔性阻挡膜和层压板抗低速穿透测试
  • ASTM D3574 | 柔性多孔材料的标准测试方法
  • ISO 11608 | 基于针头的注射系统
  • ISO 14126 | 纤维增强塑料复合材料的面内压缩特性
  • ISO 604 | 塑料的压缩性能
  • ISO 7886 | 无菌皮下注射筒测试
  • ISO 844 | 硬质多孔塑料压缩性能
返回
返回頂部