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动态机械分析 (DMA, DMTA)

动态机械分析 (DMA) 可在规定测试频率和温度范围内确定材料的黏弹性,从而为理解聚合物材料性能提供重要信息。测量过程中,试样或部件需要在位移控制或力控制下承受自由或受迫正弦振荡。

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动态机械分析 (DMA) 可以测定哪些特性?

该试验可测量力和变形随时间发生的变化,从而确定以下基本材料特性:

  • 储能模量,可反映弹性性能
  • 损耗模量,可反映黏性性能
  • 损耗因子 tan δ,可反映弹性性能与黏性性能的比率。
  • 复数模量,可将黏弹行为反映为复数平面上的一个向量。

哪些试验系统适合执行动态机械分析?

此类试验通常时间很短,且变形量极小。因此,对标准试样进行材料表征测量时,仅需施加很小的力。

在测量大型完整部件(如减震器、轮胎、皮带或发动机安装件)时,需要施加的力更大。

测试时应选择适当的载荷类型,以便施加正应力或剪切应力。常见载荷类型包括:

  • 压缩载荷
  • 拉伸载荷
  • 弯曲载荷
  • 疲劳载荷
  • 扭转载荷

因此,在基本载荷或交变载荷下,可实现单侧振荡。

ZwickRoell LTM 试验机电液伺服和电子动态试验系统尤其适用于对部件进行动态机械分析。此类设备拥有高精度位移测量系统、高刚度机架和无油驱动系统,因而是执行 DMA 试验的理想选择。LTM 配备静音驱动,非常适合在实验室中使用。tC II 电子控制系统节省空间且位置灵活,与精密试验工装的远程控制系统相辅相成。

LTM 的性能范围为 0.01 至 100 Hz,可轻松覆盖相关标准中规定的试验频率。该试验机格外灵活,可配备多种试验工具,例如压板,支持试样自由移动或固定的弯曲试验工装,剪切力施加装置,以及用于牢固夹持的试样夹具等。因此,LTM 能够可靠且高效地执行各种不同的试验任务。

动态机械热分析 (DMTA)

在较宽的温度范围 (DMTA) 内重复进行测量可以确定更多特性值(例如玻璃化转变温度),或者得出关于固化塑料或弹性体交联程度的结论。

某些标准中要求在试验期间调整温度。针对此类试验,ZwickRoell 提供多种环境试验箱,确保为各个应用打造理想的解决方案。

用于 DMA 测量和橡胶/弹性体动态性能测定的全自动试验系统

动态机械分析能够帮助确定聚合物材料的黏弹性能,橡胶的动态性能,以及填充物影响或橡胶交联程度等其他特性。由于此类试验耗时短且容易执行,因此十分适合质量保证领域。

生产高品质弹性体部件时,必须注重诸多细节。即使复合材料配方已在产品开发阶段确定,但填充物和添加剂的比例以及硫化过程中影响交联的所有参数仍然至关重要。

在固定频率和温度下测量动态性能有助于明确相关信息并确保产品质量始终如一。为了持续监控生产过程,该试验系统配备自动送样装置,可确保预处理的一致性和试验流程的连续性。

配备轻型机器人 roboTest NLTM 电子动态试验机是执行严格材料及部件试验的理想之选。该试验机尤其适用于进行橡胶分析,对于研发与质量保证领域而言是一种十分高效的解决方案。LTM 采用电磁线性驱动技术,专为动态和静态材料试验而设计。典型应用包括疲劳试验和耐久性试验。

橡胶和弹性体在承受载荷时会逐渐发生变形。LTM 1 可以与 testXpert R 软件配合使用,通过频率和温度扫描等功能精确分析相关性能,并测定储能模量、损耗模量、损耗因子 (tan δ) 和动态刚度等参数。

通过 roboTest N 实现自动化
针对大试样量的实验室,LTM 可选配轻型机器人 roboTest N 以实现自动化。该系统能够自动完成上样、定位及夹持程序,适用于拉伸、压缩和弯曲试验。此外,它最多可自主测试 200 份试样,并且能额外添加横截面测量或 ID 扫描等测量工位。

借助 testXpert 进行直观配置
testXpert 软件集成了步骤编辑器,可直观地配置复杂试验步骤。软件提供斜坡、正弦或矩形截面等标准功能,以及温度和频率自动调整功能。控制系统能够控制力、伸长率、位置以及峰值。所有试验参数和结果均保存在防篡改的数据库中,并且支持导出。

ZwickRoell热线

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适用于DMA 试验的试验系统

动态机械分析的相关标准

ISO 和 ASTM 系列标准提供了适用于塑料、复合材料、橡胶和弹性体的多种受迫振动试验方法。

材料标准描述
塑料ISO 6721-1测量固体塑料黏弹行为的基本要求和一般原则
塑料ISO 6721-4动态机械性能测定 - 拉伸振动
塑料ISO 6721-5动态机械性能测定 - 弯曲振动
塑料ISO 6721-6动态机械性能测定 - 剪切振动
塑料ISO 6721-11动态机械性能测定 - 玻璃化转变温度
塑料ISO 6721-12动态机械性能测定 - 压力振动
塑料ASTM D5023使用非共振试验机在 0.01 至 100 Hz 频率范围内执行 3 点弯曲试验,以测定塑料的动态机械性能
塑料ASTM D5024用于测定动态机械性能的试验,采用压缩试验的形式,要求将圆棒试样置于刚性板之间并在其弹性范围内施加循环载荷,同时以可控方式提高温度。
塑料ASTM D5026用于测定塑料动态机械性能的试验,采用拉伸试验的形式,要求将平板试样置于夹持装置之间进行拉伸,同时以可控方式提高温度。
塑料ASTM D5418用于测定塑料动态机械性能的试验,采用弯曲试验的形式,要求在材料弹性范围内以 0.01–100 Hz 的频率对易于夹持的弯曲梁施加循环载荷,同时温度保持恒定或以可控方式变化。
复合材料ASTM D7028用于测定聚合物基复合材料动态机械性能的试验,采用弯曲试验的形式,要求在 3 点弯曲或固定弯曲试验工装中以 1 Hz 的频率对立方体试样进行循环测试,并在线性黏弹范围内保持恒定应变振幅,同时在整个试验过程中,温度从环境温度开始逐渐升高。
橡胶ISO 4664-1硫化橡胶或热塑性橡胶的动态性能测定
橡胶ISO 4664-3动态性能测定 - 玻璃化转变温度
橡胶/弹性体ASTM D5992用于测定橡胶和弹性体动态机械性能的试验,要求在 −70 °C 到 +200 °C 的环境温度范围内,对试样进行动态、自由或受迫共振刺激,并施加剪切、压缩、拉伸、弯曲或扭转载荷。

我们的专家

Fahrenholz
Helmut Fahrenholz

全球塑料和橡胶行业经理 – ZwickRoell GmbH & Co. KG

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  • 产品信息:用于 DMA 的 testXpert Research Sequencer 测试软件 PDF 1 MB

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