如何选择试验机

如今越来越多的塑料加工企业都在购买所谓的“万能”试验机，利用它来进行拉伸、弯曲、压缩和剪切试验，以对材料进行性能评价、应用开发研究以及质量控制。发达的电子学改进了这些设备的性能，使之更加易于操作，价格也越来越低。

万能试验机（UTM）通过不同速度级别的调节，对塑料材料样条进行拉伸、弯曲、压缩或牵引，这是塑料混配实验室中最普通的设备。在混配料的制备过程中，利用UTM测试材料能够判断材料是否适用于某些特定的加工应用或终端应用。UTM还可以用于产品的质量控制，以确保产品质量各个批次之间的一致性。

如今UTM还越来越多的出现在塑料模塑和挤塑实验室中。一方面是因为它们越来越多的参与到新产品和新工艺的开发过程。另外一方面是因为它们在原材料以及成品质量控制上的精确性。在一些社会责任感很强的领域，如医用器械或汽车行业，需要塑料加工设备对他们的产品进行试验，也需要UTM的发挥更大的作用。同时，内部试验可以提高工艺控制的质量，减少废料率，从而也实现了真正的收益。

不同的试验

UTM试验机包括一个或多个垂直承载的立柱，立柱上安装一个固定的水平基座，顶部还有一个可移动的水平十字头

早期的UTM试验机具有类似的电子元器件和记录仪。现在已经被数控设备和PC软件代替。新的自动控制设备可以运行试验，还能显示数据，有时甚至是边运行边记录。以前的记录仪，包括PC软件之前的数字显示时代，用户得到的测试信息都是载荷/变形曲线，Y轴表示应力，X轴表示形变。这些曲线还需要对其进行计算和解释。最新的系统仍然能提供这些曲线，但是同时还能对数据进行计算，如屈服强度、破坏强度和模量等数据。

目前，利用万能试验机所测试的最常见的项目是拉伸强度和拉伸模量、弯曲强度和模量。按照ASTM D 638和ISO 527进行拉伸试验时，样条的两端都有夹具夹紧，一个夹具是静止的，另一个固定在十字头上，背离固定夹具移动，牵引样条直至样条出现断裂，断裂时十字头会自动停止。弯曲试验时（ASTM D790 、D6272以及ISO178），样条被放在试验机固定机床的两个支座上。这个试验中，十字头移动的方向与拉伸试验中移动方向相反，向一个没有支撑的中心推动而不是牵引样条，直至样条弯曲甚至断裂。因为多数热塑性塑料材料不会在这个试验中断裂，所以不可能计算断裂弯曲强度。因而，标准的试验方法要求计算应变为5%时的弯曲应力。

压缩试验一般很少应用UTM试验机，尽管这在ASTM D1621和ISO 844标准中对刚性塑料泡沫而言是一项主要的试验。UTM试验机还能用于任何形状的注塑产品如瓶子的压碎试验，在一定高度将样品摔碎或使其变形所需的应力值即压缩强度值。

据UTM供应商统计，对于塑料材料而言，剪切试验更不多见。剪切强度值是将样品放在冲床型的剪切装置里测得的。冲击速度为0.005in./min，直至样品的可移动部分完全将固定部分露出来。剪切强度值为应力/剪切面积的值。这在薄膜材料和片材产品中很重要，因为这种类型的破坏容易出现在这类产品中，但是这并不是其他挤出和注塑产品设计时考虑最多的因素。按照ASTM D732（没有等同的ISO标准）标准进行试验时，常用的试样是塑料片材或0.005～0.500in.厚的注塑碟片。

电子机械式UTM试验机

常用的电子UTM试验机的容量为100～135000 lb。尺寸越大，成本越高。一般来说，立式设备的体积更小也更易于操作，并且还能借助于样品自身的重力，使棘手的样品如薄膜也能同较重的注塑部件一样易于操控。单立柱UTM试验机的力程较低，价格也较低，结构容量一般为1000 lb。门式的UTM试验机的结构容量可达1000～135000 lb。测力计也以某一最大的适用于UTM试验机结构和样品的力值为分类依据。例如，一个100 lb的测力计安装在1000 lb的模框里，可以提供100 lb的试验载荷。测力计的容量不应超过样品预测断裂载荷太多，否则会影响试验结果的精确性。

据Tinius Olsen公司的市场部人员透露，大多数塑料制品用户适应的规格为5000 lb的带3个测力计的单立柱或门式的设备。Tinius Olsen公司最受欢迎的UTM试验机是规格为2000 lb的试验机。Instron公司的MacManuis说，非增强塑料的测试很少使用框架容量规格超过2000 lb的设备。填充和增强塑料所用设备的框架容量经常是5000～7000 lb。但是对于由玻璃、炭黑或其他纤维的连续复合材料，框架容量可能需要60000 lb。如果所购买的设备容量超过了需要的容量，不仅投入成本增加，而且还需要付出更多的测试时间，因为设备越大运行速度也就越慢。例如，250 lb的设备运行速度通常是40in./min，而容量为5000 lb的框架运行速度为20in./min。