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動態材料測試: 哪款驅動裝置最符合我的要求?

無論是螺絲、人工髖關節還是車用零件,這些元件和材料在使用壽命期間都必須承受動態負載。 關鍵問題是: 材料在失效前能承受應力多久? 這正是動態疲勞測試發揮作用的地方。但並非所有材料試驗機都相同—特別在驅動裝置方面有著顯著區別,這不僅影響測試結果,更關乎運行成本與維護需求。

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電液伺服試驗機: 滿足最高需求的經典選擇

電液伺服試驗機被認為是在應對極大負載、高靈活性及多功能測試任務方面的標準選擇。 這些試驗機搭配液壓促動器運作,並由精密伺服閥進行控制。 特別是在低週疲勞測試(LCF)、斷裂力學測試、高速拉伸及穿刺等高動態應用(例如符合 ISO 6603-2ASTM D3763 標準)中,液壓技術往往是無可替代的選擇。

但這樣的強大性能也伴隨著代價:液壓動力單元需要持續供應壓縮空氣,耗能較高。由於需定期更換油品與過濾器,還需定期更換軟管,維護成本相對較高。噪音等級也不容忽視。 電液伺服試驗機在妥善維護下,即使作用力超過 2,000 kN,也能多年提供穩定的測試結果。

共振系統:節能與高頻的結合

在抗疲勞和高週疲勞(HCF)測試方面,如 Vibrophore 高頻疲勞試驗機等共振試驗機能夠提供令人振奮的替代方案。 與電液伺服試驗機不同,試樣的固有頻率是由機械系統所激發的。 這樣即可在最低能量輸入下產生所需的振動。 事實上,共振系統的功耗僅相當於液壓機的 2% 左右。 維護要求也很低:無需液壓系統、冷卻系統、活動閥件 — 但仍能承受高達 1,000 kN 的作用力。

從標準規範角度來看,共振試驗機特別適用於進行 DIN 50100 標準的 S-N 測試,以及 ASTM E399ISO 12106 標準的斷裂力學測試。 搭配機械夾持裝置,它們甚至可進行靜態材料測試。 若需定期在恆定負載下測試大量試樣,從長遠來看,Vibrophore 高頻疲勞試驗機的成本效益明顯更高。

搭載線性馬達的電動驅動系統:安靜、精準、無油運行

在對環境敏感的領域 — 例如醫療工程或電子產業中 — 低噪音與無油運行是關鍵條件。 這正是配備線性馬達的電動力學試驗機(例如 ZwickRoell 的 LTM 系列)展現其優勢之處。 它們運行安靜(LTM 1/2/3 機型在距離 1 公尺處約為 46dB(A)),不需任何介質供應,且維護需求極低。 同時,即使在 10 kN 以下的低作用力範圍及 100 Hz 以上的頻率下,它們仍能實現精確控制。
此類設備特別適用於對植入物進行符合 ISO 14801ASTM F1717ISO 7206 標準的測試,亦即必須同時進行動態與靜態測試的產品。 線性馬達技術快速且精準的回應特性,在生物複合材料或塑料化合物等新材料的測試中同樣展現其優勢。

機電測試促動器: 中間地帶

在高性能液壓系統和高靈敏電動馬達之間,ZwickRoell 也提供機電測試促動器 — 兼具靈活性與能源效率的選擇。 這些系統特別適用於中等作用力(1 至 100 kN)的應用,例如用於測試座椅泡棉複合材料。 機電系統可採用模組化整合,無需額外供應介質,且僅產生極低的維護成本。

別忘了扭矩負載

並非所有的負載都是線性的。 扭矩系統特別適用於承受扭矩應力的植入物或元件。 ZwickRoell 亦提供液壓與電動力學解決方案。 LTM 扭矩系統非常適合用於較小的扭矩(例如 10–100 Nm),而電液伺服試驗機版本則可提供高達 2,500 Nm 的扭矩 — 具體取決於應用需求與標準規範。

直接比較

為便於讓您更容易做出決策,以下摘要概述最重要的特點:


油壓伺服

共振(Vibrophore 高頻疲勞試驗機)


線性馬達(LTM


機電式

作用力範圍/頻率10 – 2,500 kN 至 100 Hz – 1,000 kN 至 285 Hz1 – 10 kN 至 100 (120) Hz1 – 100 kN 約 1 Hz
扭轉高達 2,500 Nm./.高達 100 Nm./.
行程高達 400 mm長達 6 mm長達 60 mm高達 400 mm
典型標準ISO 12106、ASTM E606DIN 50100, ASTM E466ISO 14801, ASTM F1717用途廣泛,高效適用
應用LCF、斷裂、快速測試HCF、抗疲勞元件、箔片、植入物複合材料、泡沫
運行成本高(機油、維護、功耗)極低

對應測試軟體 - testXpert R

testXpert R 測試軟體的典型應用是疲勞測試和動態材料特徵值的測定。 對於許多應用,如斷裂力學、LCF、螺釘測試或生物力學,它包括標準測試程序,但它還提供簡單的疲勞測試程序和用於自定義測試定義的圖塊編輯器。

總結

選擇合適的驅動系統不僅僅是技術層面的決策 — 它會影響營運成本、測試準確性、能源效率,甚至最終的競爭力。從長遠來看,若您希望長期以經濟實惠的方式進行測試,就必須深入了解驅動技術。ZwickRoell 提供符合各種需求的最佳解決方案 — 從高效能液壓系統到低噪音線性馬達。

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