Як оцінити міцність, жорсткість, зносостійкість та інші механічні властивості конструкційних і функціональних матеріалів, а також компонентів виробів та пристроїв? Або яким чином проаналізувати їхню реакцію на специфічні механічні навантаження в умовах середовища, наближених до експлуатаційних?
Серія приладів ElectroForce від TA Instruments – найкраща відповідь на ці запитання!
Перлиною ElectroForce є унікальна технологія лінійних електродвигунів без тертя, які використовуються для навантаження досліджуваного зразка та утворення в ньому механічних напружень. Таким двигунам притаманна відмінна керованість, що дозволяє з високою точністю контролювати величину деформуючого зусилля, а також його зміну в часі. В поєднанні з передовими вимірювальними перетворювачами це дозволяє швидко й ефективно виконувати статичні, динамічні та циклічні механічні випробування, досягаючи найкращих показників щодо вимірювання сили і зміщення в широкому діапазоні частоти навантаження. Як результат, прилади ElectroForce забезпечують неперевершену точність та прецизійність при визначенні ключових механічних властивостей, як от:
- Модуль пружності – основний параметр, який характеризує пружні властивості матеріалу при малих його деформаціях
- Границя плинності – напруження, по досягненні якого пластичні деформації в матеріалі починають зростати без підвищення навантаження
- Границя міцності – максимальне напруження, при перевищенні якого відбувається руйнування матеріалу
- Циклічна довговічність – кількість циклів навантаження, яку може витримати зразок до появи ознак його руйнування від втоми
- Границя витривалості (втоми) – максимальне напруження циклу навантаження, при якому ще відсутні ознаки руйнування матеріалу від втоми
- Характеристики повзучості та релаксації напружень – які описують поведінку деформації та напружень зразка при довготривалому навантаженні
В серію ElectroForce входять прилади з різними конфігураціями та/або параметрами, що дозволяє користувачу обирати найбільш раціональний варіант в залежності від галузі застосування та конкретного кола задач. Це прилади:
- з навантажувальною рамою: Apex 1, 5500, 35x0, 33x0 та 3200, які, в першу чергу, розрізняються величиною утворюваного максимального зусилля (навантаження), Рис. 1;
- з опорною плитою: одноосьовий TestBench та двохосьовий Planar Biaxial, Рис. 2;
- з можливістю одночасного випробування великої кількості зразків: 3300 MSF16 та опціонально 5500, Рис. 3;
- для випробування медичних пристроїв: DuraPulse SGT та DuraPulse HVT, Рис. 4;
- для поглибленого дослідження пружних та в’язкопружних властивостей матеріалів: динамічний механічний аналізатор DMA 3200.
Рисунок 1. Прилади з навантажувальною рамою. Показано зі збереженням розмірних пропорцій
Рисунок 2. Прилади з опорною плитою
Рисунок 3. Прилади для одночасного випробування великої кількості зразків. Розмірні пропорції не збережені
Рисунок 4. Прилади для випробування медичних пристрої. Розмірні пропорції не збережені
Чому варто обрати саме прилади ElectroForce?
- Лінійні електродвигуни з запатентованою конструкцією, Рис. 5, мають полегшені якорі з рідкоземельними магнітами, не містять контактних вальниць (а отже, працюють без тертя й не потребують мастильних матеріалів) та напряму перетворюють електромагнітну енергію в механічне зусилля без використання додаткових механічних передач. Це дозволяє з високою точністю керувати величинами зусилля та зміщення, а також змінювати їх з великими швидкостями, прискореннями та частотами.
Рисунок 5. Конструкція лінійного двигуна ElectroForce
- Найкращі в галузі сенсори зміщення мають високу точність та прецизійність, роздільну здатність на рівні 1 нм, а також надзвичайно низький рівень шумів, що дозволяє уникати додаткової фільтрації вимірюваних сигналів. Крім того, малий час відгуку цих сенсорів дозволяє здійснювати вимірювання при високих швидкостях і частотах зміни напруження зразка в динамічних і циклічних випробуваннях.
- Різноманіття профілів навантаження зразка: лінійне збільшення або зменшення; одноразове штовхання або розтягнення до руйнування (як у класичних випробуваннях на стиск та розтяг); стале навантаження для аналізу повзучості та релаксації напружень; зміна навантаження в часі за певним періодичним законом (зокрема, синусоїдальним) для випробування на втому; складні програмовані форми часової залежності навантаження для моделювання реальних режимів експлуатації зразків; тощо.
- Широкий асортимент приладів під конкретні задачі. До складу серії входять прилади з максимальним зусиллям від 200 Н до 15 000 Н; мінімальною частотою циклічного навантаження 10-5 Гц або 10-4 Гц; максимальною частотою від 20 Гц до 300 Гц; максимальною величиною зміщення від 13 мм до 50 мм (або опціонально до 150 мм).
- Контроль оточуючого зразок середовища. Опціонально окремі прилади серії можуть бути оснащені корозійностійкою ванною з можливістю стабілізації температури (від кімнатної до +45°С) для випробувань зразків (в першу чергу, біоматеріалів і медичних пристроїв) в рідкому (в т.ч. агресивному) середовищі. Також доступні гарячі/холодні камери з можливістю стабілізації або контрольованої зміни температури (від -150°C до +350°C) зразка в повітряному або газовому оточенні. Див. Рис. 6.
Рисунок 6. Засоби контролю середовища, що оточує зразок. Розмірні пропорції не збережені
- Чисельні аксесуари, Рис. 7 та 8, суттєво розширюють спроможності приладів. Зокрема, додатковий крутильний двигун дозволяє комбінувати осьове та крутильне навантаження на зразок, наближаючи умови випробувань до реальних умов експлуатації. Також доступні різноманітні тримачі зразків і сенсори, що допомагають вдосконалити конфігурацію та покращити точність вимірювань для специфічних випадків.
Рисунок 7. Приклади тримачів зразків, встановлених на різних приладах
Рисунок 8. Приклади додаткових аксесуарів
- Передове програмне забезпечення з інтуїтивно зрозумілим інтерфейсом дозволяє швидко та легко програмувати форму часової залежність навантаження зразка; реалізовувати різноманітні алгоритми збору даних; контролювати та корегувати вимірювальний процес в реальному часі; обробляти та відображати результати випробувань; і багато іншого.
- Можливість експлуатації в спеціальних умовах. Прилади ElectroForce є компактними, охолоджуються повітрям, не застосовують мастильних матеріалів, не вивільнюють забруднюючі й токсичні речовини, а також не містять тертьових компонентів. Це дозволяє експлуатувати такі прилади в чистих кімнатах, кліматичних камерах, і навіть в радіаційних «гарячих камерах».
- Відсутність спеціальних інфраструктурних вимог. Всі прилади ElectroForce живляться від однофазної мережі електропостачання (220-240 В, 50 Гц) та не потребують окремого повітряного або водяного охолодження.
- Унікальна 10-річна гарантія на лінійний двигун. Відсутність контактних вальниць в лінійних двигунах ElectroForce забезпечує їхню неперевершену надійність та довговічність.
Де застосовується?
- Аерокосмічна промисловість
- Біомедичні імпланти
- Автомобільні компоненти
- Полімери, композити та металеві матеріали
- Батареї та матеріали для батарей
- Електроніка та інші електричні товари
- Біологічні продукти та біоматеріали
Відповідає міжнародним та національним стандартам
- ДСТУ EN ISO 527-2 – Пластмаси. Визначення властивостей під час розтягування. Частина 2. Умови випробування для пластмас, виготовлених методом формування та екструзії
- ISO 1099 – Металеві матеріали – Випробування на втому – Метод контролю осьової сили
- ISO 6475 – Хірургічні імплантати: Металеві кісткові гвинти
- ISO 6892 – Металеві матеріали – Випробування на розтяг
- ISO 7206 – Хірургічні імплантати – Часткові та тотальні ендопротези кульшового суглоба – Витривалість
- ДСТУ EN ISO 14607 – Неактивні хірургічні імплантати. Імплантати молочної залози. Окремі вимоги.
- ДСТУ EN ISO 14801 – Стоматологія. Імплантати. Випробування динамічним навантаженням внутрішньокісткових зубних імплантатів.
- ISO 14879-1 – Імпланти для хірургії – Тотальні протези колінного суглобу – Частина 1: Визначення характеристик витривалості колінних тибіальних пластин
- ASTM D623 – Випробування гумових матеріалів – Генерація тепла та втома при стисканні
- ASTM D638 – Метод випробувань на розтягування пластмас
- ASTM D1614 – Властивості амортизації ударів для спортивного взуття
- ASTM D3039 – Випробування на розтяг полімерних композитних матеріалів
- ASTM D3479 – Випробування на втомну міцність полімерних композитів
- ASTM D4482 – Випробування гумових матеріалів – Втома при циклічному розтягуванні
- ASTM E8 – Методи випробувань металів на розтяг
- ASTM E466 – Випробування металів на втому при постійному амплітудному осьовому навантаженні
- ASTM F543 – Стандартні методи випробувань металевих медичних кісткових гвинтів
- ASTM F1717 – Випробування імплантатів хребта у моделі вертебректомії
- ASTM F2077 – Випробування пристроїв для міжхребцевого зрощення
