什麼是拉伸試驗機？
拉伸試驗機亦稱為拉力機或萬能試驗機（UTM），為一機電測試系統，可在材料上施加拉伸力（拉力），藉此測定拉伸強度及破斷前的形變行為。
典型的拉伸試驗機由荷重元、橫樑、延伸計、試樣夾具、電子裝置及驅動系統組成。它由用於定義機器和安全設置的測試軟體所控制，並儲存由 ASTM 和 ISO 等國際標準所定義的測試參數。在整個測試過程中，記錄施加在機器上之作用力的大小及試樣的伸長量。量測將材料拉伸或拉長至永久變形或破斷點所需的作用力，有助於設計人員及製造商預測材料在實現其預期目的時的表現。
ZwickRoell拉伸試驗機，包括zwickiLine、ProLine、AllroundLine及E系列試驗機（用於330 kN以上大測試載荷的拉伸試驗機），係專門設計為可依據測試容量、材料類型、應用及行業標準進行調整，以滿足客戶的需求，而行業標準包括用於金屬的ASTM E8、用於塑膠的ASTM D638、用於彈性體的ASTM D412等。除整體系統安全及可靠性外，ZwickRoell 在設計及製造每台萬能試驗機時，亦著重於提供：
- 高度靈活、易於操作，
- 簡單適應客戶和標準的特定要求
- 符合未來需求的擴充能力
拉伸試驗機的典型元件為何？
- 荷重元（1）
荷重元將拉伸力轉換為可量測的電氣訊號。ZwickRoell 荷重元不僅保證產品的高品質，且能與我們所有的機器元件完美相容。 - 延伸計 （2）
延伸計為一應變量測裝置，旨在量測試樣的應變，亦稱為應變量測。ASTM及ISO等，幾乎所有標準都要求在拉伸測試時進行應變量測。 - 試樣夾具 （3）
試樣夾具提供試樣與拉伸試驗機之間的機械連接。其作用為橫樑的移動傳遞至試樣，並將試樣中產生的測試力傳遞至荷重元。 - 移動橫樑 （4）
移動橫樑基本上為受到控制而向上或向下移動的橫樑。在拉伸測試中，試驗機的橫樑速度與試樣的應變率直接相關。 - 電子裝置（5）
電子裝置控制拉伸試驗機的移動部件。利用伺服控制器（馬達、回授裝置及和控制器）中的微處理器，控制橫樑的速度以及因而產生的加載速率。 - 軟體（7）
我們的測試軟體為一非常容易使用、具有精靈引導且以Windows為基礎的解決方案，讓使用者能設置測試系統、配置、執行測試並顯示結果。 - 驅動系統 （6）
驅動系統為拉伸試驗機的馬達提供不同的功率與頻率等級，以間接的方式控制馬達的轉速及扭力。
ZwickRoell拉伸試驗機的所有元件在設計上皆可無縫地搭配運作。
自動化拉伸測試
針對自動拉伸測試，試驗機配備自動化測試系統，可從儲存盒中取出試樣並將其插入試驗機的試樣夾具中。亦可連接二維碼讀取器、橫截面量測裝置，或依據測試連接硬度測試儀或粗糙度量測系統。自動拉伸測試系統亦會進行試樣殘留物的廢棄處置。
自動化系統提供的效益於大型及小型的測試序列皆可適用：
- 到目前為止，自動拉伸測試主要為試樣量較大的實驗室所使用。無須操作人員在場，全自動拉伸測試系統可在夜班及週末期間使用，實現全年無休且始終如一的高效率等級。
- 即使是針對從大約10個試樣起的小型測試序列，自動拉伸測試系統也被證明了是值得的。藉由使用簡單的自動化測試系統進行拉伸測試，合格的實驗室人員可以擺脫例行性的職責，因而可執行更複雜的任務。
全自動拉伸測試消除了操作人員的主觀影響，例如手部溫度或試樣夾持歪斜對試樣及測試組件的影響。此帶來高水準的準確度及再現性，並大幅提高測試結果的品質。
ZwickRoell為材料測試領域的全球領導者，在自動拉伸測試方面具備深厚的專業知識。我們已在全球交付600多套自動化測試系統，且每年繼續安裝約40套系統。我們對於能夠為每個客戶的獨特需求找到合適的測試解決方案深感自豪，並提供以長期服務及支援合作夥伴關係為後盾的客製化解決方案。
如果您有興趣深入瞭解適合您的測試挑戰的自動化拉伸測試解決方案，我們歡迎您與我們的團隊聯絡。
什麼是拉伸測試？
拉伸測試或張力測試為一種用來測定材料對施加力（拉力）之反應的測試。進行拉伸試驗時直接量測的性質包括極限拉伸強度、最大伸長量及面積縮減量。經由這些量測，亦可判定以下性質：彈性模量（楊氏模數）、變形（泊松比）、 降伏強度及應變硬化特性。
- 極限拉伸強度—材料在破斷前可承受的最大拉伸應力
- 最大伸長量—材料在失效前可承受的最大應變
- 面積縮減率—試樣的原始截面積與同一試樣在完全斷裂失效後之最小截面積間的比較。 用來作為顯示材料在承受拉伸負載時形變程度的指標。
- 楊氏模數—基本上為材料的剛性， 亦即其表示出材料彎曲或拉伸的容易程度：
- 楊氏模數 = 應力／應變
- 應力 = 力量／截面積
- 應變 = 長度變化／原始長度
- 泊松比—拉伸力方向上寬度變化與長度變化的比值。
- 降伏強度—彈性材料在發生永久變形之前可承受的最大拉伸應力。
- 應變硬化特性—應變硬化，亦稱為加工硬化，會在材料拉伸至超過降伏點時發生。 應變硬化可提高機械耐受性及硬度，但會降低延展性。 製造商可使用這些資訊判定材料在符合延展性要求的同時，是否能維持可能的最高強度。
可將在拉伸測試期間取得的資料，繪製成應力／應變曲線圖。
此應力／應變曲線圖顯示曲線以及降伏點之後的高應變硬化程度（1）及低應變硬化程度（2）。
從 塑膠與複合材料到汽車、食品與飲料以及高度規範的醫療及製藥行業，各行業的製造商都能使用拉伸測試設備依據行業標準執行測試，以精確地量測其材料的明確性質，確保符合標準，進而能夠保證其產品的品質及安全。
拉伸測試的共同標準
ASTM及ISO是材料測試的兩個共同標準。以下為一些最常用的拉伸測試標準：
- 金屬—ASTM E8／ASTM E21／ISO 6892-1／ISO 6892-2
- 塑膠—ASTM D638／ISO 527-2
- 橡膠及彈性體—ASTM D412／ISO 37
- 纖維強化複合材料—ASTM D3039
選擇拉伸試驗機時，我該注意什麼？
選擇機器時，除了品質、測試結果的可靠性、成本及應用之外，還應考慮許多其他因素：
- 靈活性—能夠在寬廣的負載範圍中測試各種材料，專為各種行業標準、材料類型及應用而設計的配件之間的整合及輕鬆更換，可以選擇是否需要使用電腦操作試驗機，以及機械模組化的設計，且可使用諸多測試治具及試樣夾具進行擴充及調整，所有這些都有助於提高試驗機的整體靈活性。
- 安全—拉伸試驗機的安全性至關重要，涵蓋從實施諸如外部安全門、安全圍欄、安全聯鎖及限位開關等實體安全措施，到軟體系統監控及使用者管理。ZwickRoell致力於在設計測試系統時，將操作人員與機器的安全放在首位。
- 易於使用—關鍵是選擇一個設計及可操作性均處於尖端等級的測試系統，同時讓操作人員能輕鬆地安裝測試治具、設置測試配置、實施測試程式、執行測試並解讀測試結果。
- 適應性—市場發展及標準要求隨時在變化。在決定拉伸試驗機時，您應先確認您的試驗機能夠因應這些變化—從配件、治具到電子裝置及軟體程式等。
- 軟體—測試軟體旨在讓操作人員能更輕鬆地執行測試程序，並確保一致且符合標準的測試配置。我們的測試軟體是根據使用者與實驗室的工作流程所設計。
- 自動化—在材料測試中，自動化的使用日漸增加，主要是因為即使是最小的干擾也會改變量測值。ZwickRoell 為材料測試的自動化提供了廣泛的可能性。測試系統範圍從在實驗室中使用協作自動測試系統的高效自動化小批量測試，到全天候運作的全自動測試實驗室。
- 售後支援—ZwickRoell在試驗機的整個生命週期内，提供專屬的服務與支援。我們提供專業校正服務、預防性維護保養與檢查、訓練課程、試驗機遷移服務、驗證服務、熱線及客戶支援，並保證在產品停產後至少10年内備品的可取得性。
- 公司穩定性—ZwickRoell的歷史可追溯至160多年前。我們為所擁有的穩固基礎感到自豪：187名產品及行業專家、347名技術服務員工，且每年透過ZwickRoell試驗機執行的試驗次數高達80,000,000次。
