Экстензометры

Измерители деформации для испытаний материалов – ключевая компетенция фирмы ZwickRoell

Экстензометр представляет собой прибор, используемый для измерения деформации образца под нагрузкой. Измерение деформации является одной из ключевых компетенций фирмы ZwickRoell.

Обзор Контактные экстензометры Оптические экстензометры Критерии выбора Запросить консультацию

По сути, существует две основные категории экстензометров: контактные и бесконтактные или оптические экстензометры. Контактные экстензометры можно разделить на экстензометры Clip-on и датчики со щупами. К бесконтактным или оптическим экстензометрам относятся видеоэкстензометры и лазерные экстензометры.

	Контактные экстензометры		Оптические экстензометры
	Экстензометр Clip-On	Датчики со щупами	Видеоэкстензометр	Лазерные экстензометры
Область применения	Экономичное решение для стандартных испытаний с неизменной начальной расчетной длиной и малой интенсивностью проведения	Можно гибко адаптировать к различным испытаниям	Можно гибко адаптировать к различным испытаниям На базе камер: Изображения можно использовать для дополнительных анализов (например, 2D DIC)	Специальная технология для измерения при высокой температуре
Материал образцов	Жесткие образцы	Все	Все; даже высокочувствительные образцы и образцы с высокой энергией разрушения	Металлы, керамика, жаропрочные материалы, графит, стекло
Температура	До макс. 200°C	До макс. 360°C	До макс. 360°C	До макс. 2000°C
Управление	Вручную	Конфигурирование от ручного до автоматического	Автоматически: отсутствие влияния человеческого фактора, высокая воспроизводимость результатов испытаний	Автоматически: отсутствие влияния человеческого фактора, высокая воспроизводимость результатов испытаний

Экстензометры - категории

Эксперты по экстензометрам, приборам для измерения деформации

Нужна помощь при выборе правильного экстензометра для Ваших испытаний?

Хотите узнать больше о наших приборах для измерения деформации?

Свяжитесь с нами прямо сейчас!

Что такое экстензометр / датчик деформации?

Экстензометр представляет собой прибор, используемый для измерения деформации материала под нагрузкой.

Деформация материала - это физическое изменение формы под нагрузкой (например, вследствие приложения растягивающего усилия в процессе испытания на растяжение. Помимо удлинения с помощью экстензометров можно также определять деформацию сжатия или прогиб с различными типами нагружения. Кроме испытаний на растяжение также используются циклические испытания (включая усталостные), испытания на сжатие и испытания на изгиб.
Экстензометры осуществляют измерение деформации непосредственно на образце. Это исключает влияние других испытательных компонентов на измерение и обеспечивает высокий уровень точности.
Измерение деформации необходимо для определения характеристик материала. Модуль растяжения, Е-модуль, предел текучести, деформация разрушения, значение r и коэффициент Пуассона - это типовые значения, определяемые с помощью экстензометра. Эта информация необходима для сравнения материалов, она помогает производителям оценивать способность материала выдерживать нагрузки, воздействию которых он будет подвергаться при использовании по назначению.
Экстензометры применяют в различных отраслях промышленности и сферах использования материалов. Примеры: металлы, пластмассы, композиты, эластомеры, пленки, текстильные изделия, тросы, бумага и древесина.

Контактные экстензометры

Контактные экстензометры для измерения деформации можно разделить на датчики со щупами и экстензометры Clip-on.

о датчиках со щупами об экстензометрах Clip-on

Датчики со щупами

Датчики со щупами устанавливаются непосредственно на образец с помощью измерительных ножей, закрепленных на рычагах щупов. Измерение деформации осуществляется посредством анализа изменения угла или перемещения рычагов щупов. Датчики со щупами проверены и просты для понимания. Эти экстензометры обладают высокой степенью модульности, так что их можно универсально использовать для решения различных задач, также можно регулировать систему управления: от экономичных ручных экстензометров до полностью автоматических систем, без какого-либо влияния человеческого фактора и с наивысшей степенью воспроизводимости результатов испытаний.

Экстензометры Clip-On (контактные датчики)

Экстензометры Clip-On (их также называют контактными датчиками) представляют собой экономичное решение для стандартных испытаний с малой интенсивностью проведения. Их устанавливают непосредственно на образец. Передача пути измерения от образца к датчику является короткой и жесткой, что обеспечивает высокую точность измерения.

Разумеется, эти датчики менее универсальны: большинство из них в силу конструктивных особенностей обладают неизменной начальной расчетной длиной и ограниченным путем измерения.

Контактные экстензометры / экстензометры Clip-on или контактные датчики: схематичное изображение

Оптические / бесконтактные экстензометры

Оптические экстензометры videoXtens и laserXtens работают на базе камер, то есть бесконтактно. Поэтому они нисколько не влияют на определение характеристик материалов. Другим преимуществом бесконтактных экстензометров является возможность их применения вплоть до разрушения образца без риска получения повреждений, даже при испытаниях критических образцов. Начальная расчетная длина у оптических экстензометров отмечается измерительными метками. Лазерные и видеоэкстензометры фирмы ZwickRoell не требуют ручной установки измерительных меток.

Оптический экстензометр lightXtens работает на базе светодиодов. Этот экстензометр специально разработан для полностью автоматического измерения высокорастяжимых материалов (эластомеры, канаты, пленки) или образцов с большой начальной расчетной длиной (стальные тросы и проволочные пряди).

О видеоэкстензометрах О лазерных экстензометрах О датчиках lightXtens

Оптические / бесконтактные экстензометры: Принцип действия видеоэкстензометра

Оптические экстензометры: лазерные экстензометры

Почему экстензометры фирмы ZwickRoell?

Экстензометры - одна из наших ключевых компетенций, основанная на многолетнем опыте применения технологий.
Наши экстензометры вместе с другими испытательными компонентами разрабатывают и производят на собственном предприятии, что обеспечивает полную совместимость испытательных систем.
Экстензометры фирмы ZwickRoell спроектированы с учетом требований стандарта, поскольку их точность необходима для получения сопоставимых и надежных результатов испытаний.

Критерии выбора

Практически все стандарты для испытаний на растяжение (например, ASTM и ISO) требуют проведения измерения деформации. Наиболее подходящий для этого экстензометр зависит от требований стандарта и свойств материала образца.

Идеальный экстензометр отличают шесть основных критериев. Сюда относятся следующие признаки: точность, разрешающая способность, диапазон измерения, желаемые измеренные значения и температура испытания, при которой применяется экстензометр. Но решающую ценность обеспечивают такие признаки, как простота в обращении, сокращение затрат на обучение, объем функций, стоимость каждого испытания или дополнительная информация посредством опций.

Критерии выбора экстензометров: Как определить правильный экстензометр / прибор для измерения деформации? Выбор экстензометра зависит от материала и формы образца, стандарта, условий окружающей среды, управления, бюджета и затрат.

Материал и форма образцов

Процесс выбора оптимального экстензометра начинается с материала и формы образцов

Максимальная деформация: важна для расчета необходимого диапазона измерения. Кроме того, материалы с малой деформацией зачастую требуют повышенной точности.
Чувствительность к касанию: у тонких и чувствительных к касанию материалов влияние на образец сводится к минимуму, благодаря датчику с щупами и со специальными измерительными ножами. Оптические экстензометры здесь идеальны, поскольку не оказывают вообще никакого влияния на образец.
Свойства разрушения: важны при испытаниях до разрушения, чтобы не повредить экстензометр. Для высокой энергии разрушения используются оптические экстензометры или контактные датчики с соответствующим предохранительным механизмом.
Размеры образцов: некоторые размеры образцов ограничивают выбор из-за экстремальных значений ширины или толщины.
Формы образцов: могут предъявлять особые требования. Например, готовые изделия с нерегулярными формами, ограничивающими доступ к образцу.

Процесс испытания и стандарт

Неважно, по какому стандарту проводятся испытания (общепринятому или фирменному): процесс испытания и необходимые измеренные значения четко определяют обязательные признаки экстензометра:

Вид нагружения: для чего используется экстензометр: испытания на растяжение, сжатие, изгиб или циклические испытания? Некоторые экстензометры подходят для всех четырех видов нагружения и могут обеспечивать быструю смену этих видов нагружения.
Начальная расчетная длина: зачастую регламентируется стандартом. На базе начальной расчетной длины и максимальной деформации образца определяется диапазон измерения, который должен охватывать экстензометр.
Точность: в стандартах обычно указаны классы точности экстензометров. Они регламентированы в калибровочных стандартах к экстензометрам на основе измеренных погрешностей и разрешений (ISO 9513, ASTM E83).
Желаемые измеренные значения: какие значения должны определяться в процессе испытания и какие требования они предъявляют? Например, модули определяются сразу в начале испытания, поэтому уже здесь должна быть обеспечена соответствующая точность. Это гарантируется адекватной калибровкой.
Регулирование по скорости деформации согласно ISO 6892-1 метод A1 „closed loop“: это регулирование по деформации регламентирует специальные требования к экстензометру. Для автоматической регулировки скорости испытания экстензометр непрерывно передает текущие значения деформации в блок электроники (на машинах фирмы ZwickRoell 2000 раз в секунду).

Окружение испытания

Какое влияние оказывает окружение испытания на экстензометр?

Температура испытания: экстензометр должен подходить для проведения температурных испытаний. Есть экстензометры, специально разработанные для применения в термокамере или высокотемпературной печи, обеспечивающие очень высокую точность в этой среде.
Влияние света или конвекция (например, от кондиционера) могут ограничивать точность бесконтактного оптического экстензометра.
Пыль, загрязнения и вибрации при испытаниях на производстве требуют наличия надежного и нечувствительного экстензометра.

Функция

Функциональность приносит дополнительную ценность. Потому что от экстензометра можно получить значительно больше.

Универсальность: экстензометры с высокой универсальностью в плане различных испытаний, типов образцов или функций избавляют от необходимости приобретать несколько экстензометров.
Влияние человеческого фактора: насколько важны надежные результаты испытаний с минимальным влиянием человеческого фактора? Влияние человеческого фактора может привести к погрешностям и разбросу результатов испытаний.
Автоматические функции: Автоматические функции сводят к минимуму или совсем исключают влияние человеческого фактора. Это значительно повышает сходимость и воспроизводимость результатов испытаний. Автоматические функции делают вмешательство ненужным: от автоматического измерения рабочей зоны и центрирования точек измерения до автоматической настройки начальной расчетной длины и установки/снятия измерительных щупов.
Добавленная ценность за счет опций: оптические экстензометры с помощью камер(ы) регистрируют большую часть образца и могут получать от измерения больше информации. Можно проводить измерения в нескольких точках, анализ деформации всей поверхности с помощью корреляции изображения 2D или автоматическое определение положения места разрушения, что позволяет избежать отбраковки образца.
Возможности дооснащения: они определяют перспективу. Некоторые экстензометры охватывают большой диапазон применения с самого начала. Другие позже можно легко адаптировать для дополнительных областей применения посредством дооснащения.

Управление

Управление выводит пользователя на первый план.

Профиль пользователя: кто работает с машиной? Сменные сотрудники производства, которые должны проводить испытания без особой подготовки и мало вмешиваться в процесс испытания? Или профессиональный специалист, способный максимально гибко и с широким спектром функций контролировать процесс испытания на всех этапах? Экстензометры и программное обеспечение можно соответствующим образом адаптировать.
Затраты на обучение: автоматические функции значительно сокращают время обучения. Программное обеспечение с интуитивно понятным управлением, наглядной структурой и возможностью адаптации к рабочим процессам также заслуживает внимание.
Затраты на переоборудование: при смене вида испытания необходимо учитывать следующие аспекты: сколько времени это займет, сможет ли справиться один человек, и возможны ли ошибки при этом?
Маркировка образцов: оптические экстензометры требуют нанесения меток на образцы - или не требуют, в зависимости от образца. Потому что помимо самых разных возможностей маркировки, которые можно адаптировать в зависимости от образца и испытания, оптические системы могут также проводить измерение без меток. Для этого используется природная шероховатость на поверхности образца, а в программном обеспечении на образец наносятся виртуальные измерительные метки.

Бюджет и затраты

Что касается затрат, об этом лучше говорить через несколько лет после приобретения оборудования.

Затраты на покупку: хотя на начальном этапе они выходят на первый план, более низкие расходы на эксплуатацию экстензометра (и всей системы в целом) могут быстро компенсировать высокие затраты на приобретение.
Затраты на обучение зависит от уровня подготовки и количества операторов.
Стоимость одного испытания и возможная интенсивность проведения испытаний: чем больше работы приходится выполнять оператору, тем больше времени требуется на испытание.
Время на переоборудование: переоборудование системы при смене вида испытания требует времени. Хороший пример - переоборудование для использования термокамеры. Здесь уже получается значительная экономия, если один человек может выполнить эту работу самостоятельно.
Расходы на повторные испытания: дополнительные расходы возникают из-за отсутствия точности и воспроизводимости результатов. Если разброс значений слишком велик, необходимы затратные повторные испытания. При этом, помимо расходов на персонал, возникают дополнительные материальные затраты. Поэтому получение надежных результатов испытаний играет важную роль.
Затраты на содержание: не в последнюю очередь значение имеют текущие расходы на содержание. При этом не подверженные износу детали или специальное выравнивание для эксплуатации в запыленных производственных условиях могут снизить затраты.