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超薄材料如何实现压缩测试

更新时间:2023-08-18      点击次数:446
  橡塑材料应用于某些密封等环境,样品的厚度在1~2mm之间,装配后厚度约原值的20%,为满足密封要求,此类材料会有回弹特性。这类超薄材料测试时需要做超薄压缩和低频疲劳,进而为研发和质控提供详细的数据。
 
  试验机实现超薄样品压缩,可采用外接位移传感器或利用仪器自身控制算法实现。外接位移传感器原理为,传感器与测试辅具接触,感知样品变形量,模拟量输出,通过模数转换接入仪器信号板,因变形量较小(厚度从1mm至0.2mm),对信号干扰及标定计算要求严格,实施方案成本很高。本文简要介绍如何通过仪器自身参数设计及算法实现该测试。
 
  ● 试验机位移误差原因分析
 
  试验机测试样品强度时,横梁上下移动,横梁移动可做为正常测试时样品变形量,当样品长度变化非常小,一般不做为精确定量。试验机横梁位置与样品长度产生差值主要有以下几点:
 
  1)仪器框架变形--试验机测试样品时,框架会产生变形,仪器制作时可采用材料应力退火工艺及超范围设计。
 
  2)辅具间隙变形--试验机测试样品时,拉压辅具销钉及紧固件会产生变形,一般可通过设定限位或扭矩扳手安装。
 
  3)测力传感器原理--力值传感器内部为一组应变片,当力值变化时,应变片产生变形量,经过转换模块,将变形量转化力值。这个微小变化,计算到样品长度变化中。
 
  ● 压缩测试(带补偿算法)
 
  1)补偿算法
 
  为消除试验机测试误差,可采用逐点标定方式,解决试验机横梁位移与样品长度变化的差异。先设定力值范围(如5Kn),再将5Kn内所有点的位移差值标定,形成一组标定值,在实际测试时将标定值逐点补偿给横梁位移,这样横梁位移可做为样品长度变化值。补偿算法对数据采样率、力值精度、位移精度均有要求,仪器控制采用开环方式不宜采用该算法。
 
  2)压缩测试
 
  压缩测试前,上下压盘的水平面及安装方式要注意,必须要保证两面接触时误差足够下,可采用超薄塞尺方式校验。测试曲线如下:
 
● 低频疲劳(压缩保持)
 
  密封件长时间工作后,紧固件会松动,此时密封件的回弹性可确保密封效果,为模拟实际工况,可做10次设定负载值的压缩保持,流程为压缩--保持--复位--等待--再次压缩,可自行设定每次测试的压缩值、保持时间、复位力值、等待时间,自动纪录压缩前后的样品厚度。从负载变化及样品厚度变化,结合生产工艺,做优加工参数设计。
 
  静态试验机做长时间低频疲劳,会造成机械部位损伤。疲劳测试推荐使用动态试验机,可做更高频率的测试,结合S/N参数设置,可更高效快捷完成样品测试,确认应力应变数据,为研发质控提供详实的数据。
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