Was ist eine Universalprüfmaschine?
Eine Universalprüfmaschine ist ein Gerät, das Zug-, Druck-, Biege-, Torsions- und andere Beanspruchungen auf verschiedene Materialien wie Kunststoffe, Keramik, Metalle, Holz und Beton ausübt, um deren Festigkeit, Härte und andere physikalische Eigenschaften quantitativ zu bestimmen.
Universalprüfmaschinen führen statische Prüfungen durch. Die statische Prüfung ist ein Prüfverfahren, bei dem eine Kraft langsam auf einen Probekörper aufgebracht wird und die Belastung nach jeder konstanten Belastung oder konstanten Verformung gestoppt wird, und die Dehnung und Verformung des Probekörpers zur Bestimmung seiner Festigkeit gemessen wird.
Zu den statischen Prüfungen gehören Zug-, Biege-, Druck-, Torsions- und Schälversuche. Für jede dieser Prüfungen gibt es spezielle Prüfmaschinen, und die Universalprüfmaschine kann diese statischen Prüfungen in einem einzigen Gerät durchführen, indem sie die Spannvorrichtung ersetzt.
Anwendungen von Universalprüfmaschinen
Die Universalprüfmaschinen können eine Vielzahl von Prüfungen an einer Vielzahl von Materialien durchführen, indem sie die Spannvorrichtung ersetzen. Die mit Universalprüfmaschinen gewonnenen Daten sind nicht nur für die Material- und Produktentwicklung bei den Herstellern nützlich, sondern auch für die Qualitätskontrolle und die Sicherheit von Massenprodukten unerlässlich.
Die Prüfnormen sind je nach Branche und Produkt definiert, und die Hersteller müssen die auf den jeweiligen Normen basierenden Prüfverfahren und Datenverarbeitungsmethoden einhalten. Die Hauptanwendungsgebiete für Universalprüfmaschinen sind:
1. Schwerindustrie
In den letzten Jahren haben kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe und glasfaserverstärkte Kunststoffe in der Schwerindustrie, z. B. in Flugzeugen und Automobilen, zunehmend metallische Werkstoffe ersetzt, um der Forderung nach geringerem Gewicht und höherer Funktionalität nachzukommen. Auch wenn Metall durch Verbundkunststoffe ersetzt wird, müssen Festigkeit und Haltbarkeit auf der Grundlage von Normen stets gewährleistet sein. Universalprüfmaschinen werden für diese Bewertungen eingesetzt.
Darüber hinaus ist es gerade im Automobilbereich wichtig, die Festigkeit nicht von einzelnen Bauteilen, sondern von kombinierten Modulen zu messen. Um dies zu ermöglichen, werden Universalprüfmaschinen mit fortschrittlichen Messmöglichkeiten entwickelt.
2. Bausgewerbe
Im Baugewerbe werden häufig Betonmörtel und Holz verwendet. In den letzten Jahren wurden Universalprüfmaschinen auch für die Bewertung von Rissverhütungsmethoden zur Instandsetzung von beschädigtem Beton eingesetzt. Die Probekörper in diesem Bereich sind oft groß, und es wurden verschiedene Größen von Universalprüfmaschinen entwickelt, um dem Thema gerecht zu werden.
3. andere
Einige Universalprüfmaschinen sind kompakt genug, um die Prüfung von weichen und spröden Materialien zu ermöglichen. Mit Hilfe spezieller Vorrichtungen werden Universalprüfmaschinen zur Messung des Reibungskoeffizienten von dünnen Produkten wie Industriefolien und zur Prüfung der Durchstoßfestigkeit von Verpackungsmaterialien eingesetzt.
Funktionsweise der Universalprüfmaschinen
Die Universalprüfmaschine übt eine Kraft auf einen Prüfling aus und untersucht die Eigenschaften des Materials anhand des Verhältnisses zwischen der Größe der auf den Prüfling ausgeübten Kraft, d. h. der Spannung, und dem Ausmaß der Verformung. Das Gerät ist in zwei Hauptkomponenten unterteilt.
Genauer gesagt gibt es zwei Hauptkomponenten: die Traverse, die der bewegliche Teil ist, und die Spannvorrichtung, die das Prüfmuster zwischen Traverse und Tisch einspannt. Die Spannvorrichtung kann ausgetauscht werden, und durch die Kombination der Art der Spannvorrichtung und der Bewegung der Traverse können verschiedene Spannungen wie Zug, Biegung und Druck ausgeübt werden.
Dabei wird die Spannung durch einen auf der Traversenseite installierten Sensor, eine so genannte Kraftmessdose, und die Dehnung durch einen Dehnungsmessstreifen erfasst.
Weitere Informationen über Universalprüfmaschinen
1. Zugprüfung
Wenn beide Enden eines Prüfstücks nach außen gezogen werden, dehnt sich das Material proportional zur Spannung. Wird die Kraft fortgesetzt, wird das proportionale Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung gebrochen und die Spannung steigt langsam an, was die Streckgrenze darstellt.
Wird die Belastung fortgesetzt, steigt die Spannung weiter an und das Material erreicht seine Grenze, die Bruchstelle. Dies wird als Bruchstelle bezeichnet. Universalprüfmaschinen können die Spannung und Dehnung an der Fließ- und Bruchgrenze messen.
2. Biegeversuch
Eine Prüfung, bei der eine Biegekraft auf eine Probe ausgeübt wird und die Spannung und Dehnung zu diesem Zeitpunkt gemessen wird. Es gibt zwei Arten von Biegeversuchen: den Drei-Punkt-Biegeversuch, bei dem eine Last auf die Mitte der Probe aufgebracht wird, indem beide Enden der Probe abgestützt werden, und den Vier-Punkt-Biegeversuch, bei dem die gleiche Last in gleichem Abstand von den Blickpunkten beider Enden aufgebracht wird.
Bei der Dreipunkt-Biegeprüfung wird die Prüfung durch Einschieben der Mitte der Probe auf einem Ständer durchgeführt.
3. Druckprüfung
Beim Druckversuch, der auch als Druckfestigkeitsprüfung bezeichnet wird, wird die Dehnung gemessen, wenn eine Probe in einer Prüfmaschine befestigt ist und von oben eine Kraft aufgebracht wird. Bei der Prüfung wird häufig eine Last aufgebracht, bis die Probe bricht, und beim Bruch können Bruchstücke der Probe wegfliegen.
Kontaktsensoren wie Dehnungsmessstreifen können beschädigt werden, daher werden berührungslose Dehnungssensoren wie CCD-Kameras empfohlen.