扭转测试是一种机械测试,用于评估材料或设备在角位移应力下的性能。扭转测试可分为两个不同的类别:测试金属线或塑料管材等原材料以确定抗剪强度和模量等性能,或测试受扭转的成品(如螺钉、药瓶和铠装电缆)的功能。通过扭转测试测量的最常见的机械性能为:
- 剪切弹性模量
- 剪切屈服强度
- 极限抗剪强度
- 剪切断裂模量
- 延展性
为什么要进行扭转测试?
许多产品和部件在运行过程中都会受到扭转力的影响。如果工程师想要更改或更新这些产品中使用的材料,则必需进行扭转测试。例如,车辆传动系统中使用的金属材料在使用过程中会经历复杂的组合载荷,其中的主要组成部分就是扭转。如果工程师想要设计出更节能的车辆,可能需要改变驱动轴的材料,以减轻车辆的重量。扭转测试可以帮助工程师找到一种既具有所需抗扭强度,同时又有助于实现轻量化目标的合适材料。
很多成品在运行过程中也会受到扭转力的影响。生物医用导管管材、开关和紧固件等产品仅仅是在日常使用中受到扭转应力影响的少数几种设备。通过对产品进行扭转测试,制造商能够模拟现实生活中的使用条件、检查产品质量、验证设计并确保制造技术的可行性。
扭转测试的类型
扭转测试可以通过仅施加旋转运动或同时施加轴向(张力或压缩)力和扭转力来进行。扭转测试的类型因产品而异,但通常可分为破坏测试、证明测试或产品运行测试。
- 仅扭转:仅对试样施加扭转载荷。
- 轴向扭转:同时对试样施加轴向(张力或压缩)力和扭转力。
- 破坏测试:将产品、组件或试样扭曲,直至被破坏。破坏可分类为试样的物理断裂或扭折/缺陷。
- 证明测试:施加扭转载荷并保持该扭矩载荷一段固定的时间。
- 运行测试:测试全套组件或产品,例如瓶盖、开关、表盘笔或转向柱,以验证产品在扭转载荷下的性能是否达到预期效果。
执行测试和计算结果
扭转测试可以在专门的扭转设备上进行,例如英斯特朗的 MT 系列,或更常见的双轴测试设备,例如能够施加线性力和扭矩的通用测试机。英斯特朗的扭转附加组件是一款高级工装,可以改装成任何 594X 或 596X 系统,以便对原材料和产品进行双轴测试。
对原材料进行扭转测试所产生的扭矩与旋转曲线,在很多方面类似于在进行轴向测试时捕获的力位移曲线。大多数材料会展现出相似的线性区域,代表剪切模量,其次是屈服和最终破坏。
通用 ASTM 和 ISO 标准
ASTM F543 - 接骨螺钉的轴向和扭转测试
ASTM A938 - 金属线材的扭转测试
ISO 7800 - 金属线材的扭转测试
ISO 594 - 鲁尔圆锥接头测试
ISO 7206 - 人工髋关节植入物的耐久性和疲劳测试