实际运行条件下塑料的精确蠕变试验
案例学习
- 客户：Polymer Service GmbH Merseburg（以下简称 PSM）
- 地点：德国梅泽堡
- 行业：试验服务提供商，塑料试验实验室
- 主题：试验基础设施扩展，引入 Kappa 多测试工位试验机
PSM
自 2001 年成立以来，PSM 已成为聚合物材料试验与分析以及失效分析领域的成熟合作伙伴，成为科研与工业应用之间的桥梁。
在结构–性能关系方面的深入理解，以及在塑料力学及断裂力学试验领域数十年的经验，为聚合物的针对性力学、热学和物理表征奠定了基础。为此，PSM 拥有强大且多功能的设备组合，可用于进行相关试验，从而实现对多种聚合物材料可再现、符合标准的表征。
凭借其经 DAkkS 按照 DIN EN ISO/IEC 17025 标准认可的试验实验室，PSM 代表着务实、可再现且符合标准的试验结果，并在现代试验和测量技术的应用方面积累了丰富经验。现有的方法学深度为可靠处理材料和应用相关问题以及对试验结果的可靠解读提供了基础。
在研发项目中，PSM 尤其承担分析和验证任务，并在整个价值链上为项目合作伙伴提供支持——从材料选择到工艺评估，再到确保部件性能。成功参与众多行业相关项目，以及与企业和科研机构的紧密合作，使 PSM 成为复杂试验和开发任务中值得信赖的合作伙伴。
PSM 多年来一直使用 ZwickRoell 试验系统，并对其可靠性、易用性及技术支持高度满意。即使在蠕变试验技术扩展之前，该公司已使用来自 ZwickRoell 的完善试验基础设施，包括 AllroundLine Z050、用于拉伸和压缩试验的 2.5 kN zwickiLine、用于测定热机械特征值的 Amsler HDT/Vicat Allround、Mflow 熔融指数仪，以及其他用于冲击、硬度及通用力学试验的系统。这种多年来建立的信任，是选择 Kappa 多测试工位试验机的关键因素。
任务
聚合物材料的机械行为高度依赖于时间和温度。塑料部件通常在较长时间内承受机械载荷和热影响。因此，客户需要关于其材料和部件蠕变性能、应力衰减以及长期稳定性的可靠信息。因此，为实现全面的材料表征，需要进行蠕变和松弛试验，并且必须在恒定且明确的边界条件下进行较长时间。其要求包括较高的载荷和温度稳定性、能够在数千小时内保持可再现的测量条件，以及能够实现多项试验并行且相互独立运行。同时，对试验效率、可再现性及标准一致性的需求日益增长。单个试验周期较长会导致试验周期延长并占用实验室资源，从而延长项目周期并增加成本。
ZwickRoell解决方案
为满足这些要求，使用了一套 5 × 10 kN 的 Kappa 多测试工位试验机。该机电式蠕变试验系统可同时运行最多五个完全独立的试验轴，每个试验轴的额定载荷为 10 kN。该模块化设计可进行试验周期长达 10,000 小时的长期试验。
配备最多 5 个独立滚珠丝杠驱动和高精度钢柱的试验机机架，可根据 ASTM E1012 标准实现精确的轴向载荷施加和可再现的对中。该驱动技术可在极低的试验速度下实现稳定的试验条件。
每个试验轴均配备符合 ISO 7500-1 标准的高精度力传感器。即使在试样断裂的情况下，通过 testControl II 的闭环控制可独立控制每个试验轴，且互不干扰。
对于 PSM 而言，高度的灵活性尤为重要：通过组合温度、试验时间和测量量等试验参数，可精确定义客户特定的试验任务。该环境试验箱可在 −40 °C 至 +250 °C 范围内进行试验，从而实现实际的运行条件。应变测量按照 ISO 899-1 的建议，采用 videoXtens 进行非接触式测量，对试样无任何影响。高分辨率相机可高精度记录纵向和横向应变，即使在极小延伸量和长试验周期下亦然。使是微小变形也能被可靠检测，这对于敏感或薄壁试样尤为有利。
PSM 的另一项实用优势是其熟悉的 testXpert 测试软件。由于实验室多年来一直使用 ZwickRoell 系统，Kappa 多测试工位试验机可集成至现有流程中，且无需额外培训。经验丰富的试验工程师、标准化的操作流程以及 DAkkS 校准服务的支持，确保了用户安全、可追溯性以及持续稳定的高数据质量。
结果
对于 PSM 而言，采购 Kappa 多测试工位试验机是一项在技术和战略层面都非常明智的决策。该系统可满足可再现且符合标准的长期试验的高要求，并可在宽广的温度和载荷范围内，对时间依赖性材料行为进行精确表征。通过并行且独立地开展多项蠕变和松弛试验，显著提高了实验室效率，并实现了对现有试验能力的可持续扩展。
此次投资的决定性因素不仅在于系统的技术适用性，还在于多年来对 ZwickRoell 建立起的信任。PSM 通过多年的合作，已经熟悉该系统、软件及相关支持，因此能够以较高的确定性将 Kappa 多测试工位试验机直接整合到现有的试验流程中。对于 PSM 的客户而言，标准符合性、实际的试验条件以及高数据质量的结合，不仅带来了可靠且具有国际可比性的试验结果，还实现了快速的响应时间，并为材料选择、产品认证和失效分析的决策奠定了可靠基础。Kappa 多测试工位试验机强化了 PSM 在高要求长期试验领域作为专业且独立合作伙伴的地位，并为行业及科研领域的客户提供了显著的附加价值。
