什么是压缩测试?
简介
压缩测试与拉伸和弯曲测试一样,是最基本的机械测试类型之一。压缩测试用于确定材料在施加粉碎载荷下的行为,通常通过在万能材料试验机上使用压盘或专用夹具对测试试样(通常为长方体或圆柱体几何形状)施加压缩压力来进行。在测试过程中,计算材料的各种性能并绘制成应力-应变图,用于确定弹性极限、比例极限、屈服点、屈服强度以及(对于某些材料)压缩强度等指标。
为什么要进行压缩测试?
压缩测试允许制造商在制造过程的多个阶段评估材料、组件和产品的完整性与安全性。为了使材料被选中用于新的应用或产品,它需要证明能够承受其最终用途应用中将遇到的任何机械力。潜在的应用范围非常广泛,从汽车挡风玻璃的强度测试到建筑用混凝土梁的耐久性测试不等。 泡沫 用于座椅的材料必须让消费者感到舒适,同时 药物输送装置 必须易于医疗服务提供者部署。此外,材料和产品可能会通过循环或重复使用,在各种不同的温度和环境条件下,短时间或长时间地暴露在机械力下。座椅坐垫预计会持续使用一段时间,而 汽车轮胎 必须在各种天气条件下保持弹性。表现出高 拉伸强度 的材料往往(但并不总是!)表现出较低的压缩强度。同样,压缩强度高的材料往往表现出较低的拉伸强度。因此,压缩测试通常用于脆性材料,如混凝土、金属、塑料、陶瓷、复合材料以及纸板等瓦楞材料。这些材料通常用于承重能力至关重要的场合,其在压缩力下的完整性至关重要。
与通常用于确定特定材料拉伸性能的拉伸测试不同,压缩测试通常对成品进行。常见的物品如网球、高尔夫球、水瓶、保护壳、塑料管和家具都是需要评估其压缩强度的产品示例。例如,工程师可能希望通过制造壁厚更薄的水瓶来节省塑料,但水瓶仍必须具有足够的强度,以便装入托盘并堆叠在一起进行运输。压缩测试可以帮助工程师在产品强度和材料节省之间找到平衡点。
除了在研发过程中的重要性外,质量保证部门还使用压缩测试来确保成批的成品符合压缩性能所需的规格。从安全和商业角度来看,这都很重要,因为有缺陷的产品可能对最终用户造成危险,还可能以产品延迟、收入损失和声誉受损的形式对制造商造成重大伤害。
如何进行压缩测试
压缩测试的基本原理
压缩测试在万能材料试验机(也称为压缩试验机)上进行。这些机器由配备有载荷传感器、测试软件以及应用特定的压盘和附件的单立柱或双立柱机架组成。万能材料试验机具有广泛的力值容量,范围从 0.02 N 到 2,000 kN。大多数低力值测试在台式机上进行,如 INSTRON® 的 6800 系列,而高力值应用则需要落地式机架,如 INSTRON® Industrial 系列中的机架。这些系统可以配置不同的夹具来测试任何产品、组件或材料。

| 压缩试验机 | |
|---|---|
| 载荷框架
压缩试验机根据其力值容量可采用单立柱或双立柱配置。 |
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| 软件
测试软件是操作员配置测试方法和输出结果的地方。 |
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| 载荷传感器
载荷传感器是测量施加在测试试样上的力的传感器。INSTRON® 载荷传感器的精度可达载荷传感器容量的 1/1000。 |
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| 压缩压盘 提供各种压缩压盘和其他压缩夹具,以适应不同材料、形状和尺寸的测试试样。 |
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INSTRON 压缩测试设备
系统、组件和零件
压缩试验机有各种不同的尺寸和力值容量,范围从 0.02 N 到 2,000 kN。大多数低力值测试在机电单立柱或双立柱台式机上进行,而高力值应用则需要落地式机架。INSTRON® 的 6800 系列系统提供的容量范围高达 300 kN,可执行各种不同的测试类型,包括拉伸、压缩、弯曲、剥离、撕裂、剪切、摩擦、扭转、穿刺等。INSTRON® 的 Industrial 系列伺服液压系统专为高强度金属、合金和先进复合材料的更高容量测试而设计。
自对准 | 高力值 | 疲劳额定
压缩压盘用于对各种材料和组件进行压缩测试。安装在万能材料试验机中时,它们允许执行各种测试,以确定压缩模量、压缩强度和压缩屈服强度等性能。
50 N - 600 kN 载荷容量
目录号 2810-130
200 kN - 2000 kN 静态载荷容量 | 100 kN - 1000 kN 动态载荷容量
压缩测试标准
塑料、弹性体和金属的测试标准
大多数压缩测试是根据 ASTM 和 ISO 等标准组织发布的既定标准进行的。测试标准规定了用于基础设施项目的金属和混凝土等不同类型原材料,以及医疗器械和消费电子产品等成品的公认测试参数和结果。这些标准确保进入供应链的材料和产品表现出可预测的机械性能,并且在预期的最终用途中不太可能失效。 例如,家具、汽车和床垫行业遵循 ASTM D3574 标准,该标准测量聚氨酯泡沫的压入硬度指数。该测试通过测量泡沫被压缩到其原始厚度的 25% 时的力来测量泡沫的初始柔软度。然后,该测试通过测量泡沫被压缩到其原始厚度的 65% 时的力来测量其支撑性。汽车座椅工程师会指定他们希望在最终产品中使用的泡沫的压入硬度指数值,制造地点将每班执行多次测试,以确保制造的每一个座椅在柔软度和支撑性方面具有相同的感受。 由于产品失效对成本和安全的影响不言而喻,因此鼓励公司投资高质量、精确的测试设备,旨在帮助他们轻松确定其产品是否符合适用标准。
以下是一些最常见的国际拉伸测试标准列表。
- ASTM C109 | 2 英寸混凝土立方体压缩测试
- ASTM C170 | 规格石材的压缩强度
- ASTM C365 夹层芯材的压缩测试
- ASTM C39 | 混凝土圆柱体压缩测试
- ASTM D1621 | 硬质泡沫塑料的压缩性能
- ASTM D2844 | 压实土壤的含水率渗出测试
- ASTM D3410 | 聚合物基复合材料的压缩强度
- ASTM D575-91 | 橡胶压缩性能的标准测试方法
- ASTM D6484 | 聚合物基复合材料层压板的开孔压缩强度
- ASTM D6641 | 使用联合加载压缩 (CLC) 测试夹具测定聚合物基复合材料的压缩性能
- ASTM D695 | 硬质塑料的压缩测试
- ASTM D7137 | 受损聚合物基复合材料板的压缩剩余强度性能
- ASTM F1306 | 柔性阻隔膜和层压板的慢速穿刺阻力
- ASTM D3574 | 柔性泡沫材料的标准测试方法









