萬能試驗機（UTM）通過不同速度級別的調(diào)節(jié)，對塑料材料樣條進行拉伸、彎曲、壓縮或牽引，這是塑料混配實驗室中較普通的設(shè)備。在混配料的制備過程中，利用UTM測試材料能夠判斷材料是否適用于某些特定的加工應(yīng)用或終端應(yīng)用。UTM還可以用于產(chǎn)品的質(zhì)量控制，以確保產(chǎn)品質(zhì)量各個批次之間的一致性。
UTM試驗機包括一個或多個垂直承載的立柱，立柱上安裝一個固定的水平基座，頂部還有一個可移動的水平十字頭（十字橫梁）。現(xiàn)在的UTM試驗機，立柱上通常還有滾珠絲杠用以固定可移動的十字頭。UTM的大小用框架的較大承載水平和測量載荷/拉力的測力計來共同表征。測力計附在依靠電動馬達或液壓裝置驅(qū)動的可移動的十字頭上。帶夾具的系列測力計測量力的大小，可以通過數(shù)字顯示器或PC機顯示結(jié)果。很多UTM具有可互換的測力計，因此可以與所測試的不同材料匹配。靜態(tài)試驗利用標(biāo)準(zhǔn)的電子萬能試驗機來進行，通常加載速度范圍為0.001~20in./min（1in.=2.54cm）。動態(tài)試驗或循環(huán)試驗如裂紋增長和疲勞試驗通常利用液壓伺服系統(tǒng)UTM試驗機來進行，時間較長，載荷較低。
目前，利用萬能試驗機所測試的較常見的項目是拉伸強度和拉伸模量、彎曲強度和模量。按照ASTM D 638和ISO 527進行拉伸試驗時，樣條的兩端都有夾具夾緊，一個夾具是靜止的，另一個固定在十字頭上，背離固定夾具移動，牽引樣條直至樣條出現(xiàn)斷裂，斷裂時十字頭會自動停止。彎曲試驗時（ASTM D790 、D6272以及ISO178），樣條被放在試驗機固定機床的兩個支座上。這個試驗中，十字頭移動的方向與拉伸試驗中移動方向相反，向一個沒有支撐的中心推動而不是牽引樣條，直至樣條彎曲甚至斷裂。因為多數(shù)熱塑性塑料材料不會在這個試驗中斷裂，所以不可能計算斷裂彎曲強度。因而，標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法要求計算應(yīng)變?yōu)?%時的彎曲應(yīng)力。
常用的電子UTM試驗機的容量為100～135000 lb。尺寸越大，成本越高。一般來說，立式設(shè)備的體積更小也更易于操作，并且還能借助于樣品自身的重力，使棘手的樣品如薄膜也能同較重的注塑部件一樣易于操控。單立柱UTM試驗機的力程較低，價格也較低，結(jié)構(gòu)容量一般為1000lb。門式的UTM試驗機的結(jié)構(gòu)容量可達1000~135000 lb。測力計也以某一較大的適用于UTM試驗機結(jié)構(gòu)和樣品的力值為分類依據(jù)。例如，一個100lb的測力計安裝在1000 lb的�？蚶�，可以提供100 lb的試驗載荷。測力計的容量不應(yīng)超過樣品預(yù)測斷裂載荷太多，否則會影響試驗結(jié)果的精確性。
與靜態(tài)測試所用的電子UTM試驗機不同，液壓伺服UTM試驗機可以進動態(tài)測試以及疲勞試驗。這樣必須反復(fù)施加應(yīng)力，進行加載-釋放的循環(huán)。例如，疲勞裂紋增長試驗，用戶期望了解待測材料經(jīng)過多少次循環(huán)會斷裂。動態(tài)測試萬能試驗機所需的應(yīng)力比電子萬能試驗機靜態(tài)試驗中所需的應(yīng)力要小。液壓伺服系統(tǒng)試驗機的框架容量從100 lb到數(shù)噸不等，價格通常為電子力學(xué)試驗機的2~3倍。基本用于金屬材料的疲勞試驗，但是在汽車塑料、航天塑料、生物醫(yī)藥塑料以及電子元件用塑料等方面的應(yīng)用也越來越廣泛，因為這些領(lǐng)域里需要耐疲勞性好的結(jié)構(gòu)部件。
|
