현대 산업과 과학 연구의 광대한 풍경에서 수많은 혁신과 발전은 물질의 특성에 대한 깊은 이해에 기반합니다.초고층 건물 의 철 골격 에서 정밀 항공 우주 부품 까지일상용 전자제품에서 의료기기에 이르기까지, 재료의 신뢰성과 안전성은 무엇보다 중요합니다.이러한 재료가 다양한 까다로운 조건 하에서 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위해서는.
유니버설 테스트 머신 (Universal Testing Machine) 은 재료의 기계적 특성을 평가하는 데 중요한 장치입니다. 그것은 실제 세계 응용 프로그램에서 물질이 직면 할 수있는 다양한 부하 조건을 시뮬레이션합니다.정밀하게 제어된 힘을 적용하고 주요 기계적 매개 변수를 얻기 위해 재료 반응을 측정하여 성능을 평가합니다..
전형적인 UTM는 다음의 필수 구성 요소로 구성됩니다.
- 딱딱한 프레임:기계의 구조적 척추는 지원과 안정성을 제공하며, 결과 정확성을 보장하면서 테스트 중에 상당한 힘에 견딜 수 있도록 설계되었습니다.
- 로드 셀:이 정밀 기기는 강압 측정기 기술을 사용하여 가해지는 힘을 측정합니다. 저항의 변화도 힘의 크기에 해당합니다.
- 크로스헤드:운동 속도와 위치 정확도가 시험 제어에 중요하게 작용하는 긴장 또는 압축을 적용하는 움직이는 부품.
- 손잡이/장치:시험 표본을 안정적으로 고정시키는 특수 클램핑 장치, 다른 시험 유형에 따라 다른 디자인을 가진 (장력, 압축, 등).
- 엑스트렌소미터:고정도 표본 변형 측정 도구, 탄력 모듈과 포이슨 비율을 결정하는 데 필수적입니다.
- 제어 시스템:컴퓨터화된 "뇌"는 테스트 매개 변수, 운동 제어, 데이터 수집, 프로세스 모니터링을 관리합니다.
힘 적용 방법에 기초한 주요 UTM 분류:
- 수압 UTM:고강도 애플리케이션 (예: 구조용 철강, 콘크리트) 에 수압 시스템을 사용하며, 중도의 정밀도로 상당한 용량을 제공합니다.
- 전기 기계 UTM:모터로 구동되는 나사 메커니즘을 사용하여 폴리머와 엘라스토머의 정밀 테스트를 수행하여 낮은 힘 범위에서 우수한 제어 기능을 제공합니다.
- 세르보-하이드럴 UTM:하이브리드 시스템은 수압 전력과 세르보 밸브 정밀을 결합하여 모든 재료 유형에 대한 정적 및 동적 테스트에 적합합니다.
UTM는 반응을 측정하는 동안 표본에 제어 된 부하를 적용하여 작동합니다. 이 과정은 근본적인 재료 특성을 드러내는 스트레스-스트렌스 곡선을 생성합니다.
스트레스-스트렌스 곡선은 기계적 행동을 다른 단계로 나타냅니다.
- 유연성 지역:선형 스트레스-스트렌스 관계, 변형이 완전히 회전 가능하며, 기울기는 영의 모듈 (물질의 딱딱함) 을 나타냅니다.
- 생산 지역:내력 강도 한계 이상 영구적인 플라스틱 변형의 시작.
- 스트레인 경화:물질 내부의 미세 구조 변화로 인해 저항이 증가합니다.
- 네킹 지역:골절을 앞둔 가로절의 지역적 감소, 스트레스가 감소하는 것으로 나타났습니다.
테스트에서 얻은 중요한 재료 속성:
- 팽창 강도:골절 전 최대 스트레스
- 양력 강도:영구적 변형이 시작되는 스트레스
- 영의 모듈:유연성 경직률
- 연장:고장 이전 플라스틱 변형 능력
- 면적 감소:골절 후 가로 절단 변화
- 강도:에너지 흡수 능력 (스트렌스-스트렌스 곡선 아래의 영역)
UTM는 여러 분야에 걸쳐 품질 보장, 연구 및 안전 검증에서 중요한 역할을 수행합니다.
자동차 철강 검증, 전자 부품 테스트, 기계 부품 평가
콘크리트 압축 강도 테스트, 구조 철강 검증, 석조 제품 분석.
항공기 날개 재료 평가, 엔진 부품 테스트, 우주선 구조 검증
첨단 합금 개발, 복합 물질 분석, 나노 물질 특성화.
의료기기 테스트, 직물 품질 관리, 포장재 평가
- 높은 측정 정확성
- 다기능 테스트 용량
- 광범위한 재료 호환성
- 표준화된 검사 프로토콜
- 자동화 작동 능력
- 상당한 자본 투자
- 숙련된 작업자가 필요합니다.
- 정기적인 정정 유지보수
- 엄격한 샘플 준비
- 거시적 평가
표준화된 샘플 기하학 (예를 들어, 개뼈 팽창 표본, 원통 압축 표본)
기준 표준을 사용하여 힘, 이동 및 확장 측정기 검증
실시간 데이터 기록으로 제어 된 부하 적용
스트레스-스트렌스 곡선 생성 및 기계적 특성 계산
- 인공지능이 향상된 자동 분석
- 통합 로봇 표본 처리
- 마이크로/나노 규모의 테스트 시스템
- 다기능 테스트 플랫폼
- 원격 모니터링 기능
유니버설 테스트 머신은 재료 과학의 근본적인 기둥을 대표하며 엔지니어와 연구자들에게 재료 평가에 필수적인 도구를 제공합니다.기술 요구가 계속 증가함에 따라, 이러한 시스템은 제품의 신뢰성을 보장하고, 재료 혁신을 촉진하고, 산업 전반에 걸쳐 안전 표준을 유지하는 데 필수적입니다.