素材の世界には現在、何千種類もの素材がある。その中には金属やプラスチック、さらにはセラミック素材も含まれる。これらは、人間が使用するほとんどすべてのものを構成するために使用されている。しかし、生産される新素材が必要な基準を満たしていることを保証する必要がある。そのためには、材料を特定の基準で試験することが不可欠である。
適切な万能試験機（UTM）を選択することは、製造、建設、航空宇宙など様々な産業において、正確で信頼性の高い材料・コンポーネント試験を実施するために不可欠です。新しい万能試験機を検討する際には、いくつかの重要な基準により、お客様に最適な装置を定義することができます。以下の要素を考慮して、特定のニーズに適したUTMを選択してください。
適切な万能試験機を選ぶ際の4つの要素
万能試験機の選択は、通常、ユーザーが必要とする4つの特定の要因に基づいて行われる。これらは以下の要素である。
予想される試験材料
金属サンプルの試験には、ポリマー材料よりも頑丈な試験機が必要になる。ほとんどの万能試験機には、特定の材料の試験を効率化する機能が備わっている。例えば、ほとんどのセットアップでは、ユーザーが指定した距離にわたる剥離強さデータを自動的に平均化することにより、単位幅あたりの接着強さを表示することができる。剥離強度試験やせん断強度試験を行うための特殊なグリップやフィッティングもある。例えば、90度ピールフィクスチャーやクライミングドラムピールフィクスチャーなどである。同様に、引張試験機には、さまざまな材料の厚さに対応できるようカスタマイズされたグリッパーが装備されている場合があります。さまざまな試験には、追加の試験機が必要な場合があります。
必要な検査の種類
粘着引張試験は、一般に引張試験や圧縮試験よりも小さな容量の試験機を必要とする。多くの試験は、万能試験機を用いて実施することができる。これらには、疲労試験、穿刺試験、聴力試験、ねじり試験、およびより標準化された試験が含まれます。各試験には、被試験材を支持するための特殊なヘッドストックとフィッティングが必要です。さらに、各試験は特注品であるため、機械ソフトウェアは実施される試験に合わせて調整する必要があります。軸ねじり試験の要件は、曲げ試験とは著しく異なります。ソフトウェアが完璧に整合していれば、結果はバランスします。
テスト基準
ほとんどすべてのテストは、国際規格に合わせて実施される。これらはUTMの選択に影響を与える。材料が試験を受けることができる試験には、以下のような膨大な数があります：
- ASTM A370 - 鋼材の機械的試験に関する標準試験方法と定義。
- ASTM C39 - 円柱コンクリート試験片の圧縮強さに関する標準試験方法。
- ASTM C39 - 円柱コンクリート試験片の圧縮強さに関する標準試験方法。
- ASTM D751 - コーティングファブリックの標準試験方法。
材料試験に関する規格は現在800以上ある。アルミニウムの引張試験から天然木の樹皮の剥離試験まで、あらゆるものを網羅している。それぞれの規格は非常に特殊で、厳密な試験基準や試料調製の詳細が記載されています。万能試験機を選択する際、ユーザーはどのような試験を実施したいかを決定し、ヘッドストックを含めて適切な機器を選択しなければなりません。ほとんどの万能試験機は多機能であるため、ユーザーはさまざまなヘッドストックを携行する必要があるかもしれません。
機械容量
これは試験する材料と関連しており、重要な場合は、軽量材料を試験する場合よりもはるかに大きな容量が必要になります。購入の際には、荷重測定システムを調査することをお勧めします。ほとんどの万能試験機は振り子式ダイナモメータ装置を備えています。これは、オイルの安定した流れに同期して移動するピストンを備えた小さなシリンダーで構成されています。ピストンは、揺動レバーによって振り子に取り付けられている。試料に力が加わると、揺動レバーが曲がる。ダイヤルに表示される荷重量は、このたわみ量に基づいている。荷重測定ユニットにはダイヤルが付いています。0～100kN、250～500kN、1000～100万kNの範囲でアプリケーションの大きさを変えることができる。機械全体の精度は、測定ユニットの精度によって決まります。精密UTMは通常、比較的小さな荷重範囲をカバーすることができますが、非常に高い精度でそれを行うことができます。そのため、購入前に必要な荷重と精度を決定することが不可欠です。
万能試験機の特徴を考える
基本的な要件に加え、万能試験機はいくつかの固有の特徴を備えていなければならない。UTMは、実質的なサイド部材を上下に動かすことができる強力な上下のクロスピースを持つ傾向があります。これは、異なる材料に圧力を加えるのに理想的な装置となります。これを効果的に行うために、装置は頑丈に作られたフレームとは別に、いくつかの連結されたコンポーネントを持つ必要があります。
UTMを選択し配置する際には、マシンへのアクセスと必要なすべての機能を考慮しなければならない。第一に、マシンの操作は、マシン自身にとっても、そのエリアにいる人にとっても、完全に安全でなければならない。通常、マシンの両側から少なくとも5フィート（約1.5メートル）のエリアが確保されていることが推奨される。大型のマシンでは、かなりの面積が必要になるということだ。また、マシンをコンクリートの床にボルトでしっかりと固定することも推奨される。
システムには油圧制御システムが必要であり、これは局所的である必要がある。この部分は、負荷装置のプライマリシリンダに安定した油流を供給するオイルポンプで構成される。油の流れを脈動させることはない。この流れは、被検体への荷重のスムーズな負荷に貢献する。油圧ユニットでは、電動機とサンプがオイルポンプを駆動する。コントローラを介して力を供給するために、電気または油圧の動力が使用される場合がある。
万能試験機を選ぶ際には、これらすべての分野を考慮することが不可欠です。企業の製品は、そのニーズ、パワー、能力、使いやすさ、安全機能などに適合している必要がある。それは通常、企業のウェブサイトを訪問し、意図する用途に適したツールを評価することを意味する。そうすることで、ユーザーは最高のサービスを受け、ニーズに理想的なUTMを手に入れることができる。
適切な万能試験機を選択する際のその他の考慮事項
上記で考慮しなければならない4つの要素に加えて、他にも考慮しなければならない情報があります。これらの要素を考慮し、必要な情報を収集すれば、ニーズに適した万能試験機を選択する際に十分な情報に基づいた決定を下すことができます。
スピードと旅
要求される試験速度とストローク長（クロスヘッドが移動できる距離）を考慮してください。高速試験が必要な試験もあれば、ゆっくりと制御された変形が必要な試験もあります。
精度と正確さ
力および変位測定における機械の精度と正確さを評価してください。お客様の試験規格に適合していることをご確認ください。
コントロールとデータ収集
制御システムとデータ収集機能をチェックする。ユーザーフレンドリーなソフトウェア、リアルタイムのデータモニタリング、試験結果の保存とエクスポート機能を確認する。
器具の互換性
万能試験機が、特定の試験に必要なさまざまな治具、固定具、付属品と互換性があることを確認してください。
セキュリティ機能
緊急停止ボタン、過負荷保護、安全ガードなど、機械に十分な安全機能が備わっていることを確認してください。
環境条件
温度と湿度を含む使用環境を考慮すること。ある種の材料試験には、管理された環境条件が必要な場合がある。
床面積
ラボや試験場で利用可能なスペースを評価し、これらの制約を満たすUTMを選択します。
予算
万能試験機の購入予算を決める。安価なモデルでは、より高度な機能と精度が必要とされる場合があることに留意してください。
ブランドと評判
評判の良いUTMメーカーを調べ、その実績、カスタマーサポート、保証を検討する。
校正とメンテナンス
機械の校正とメンテナンスの必要性を理解する。正確な結果を得るためには、定期的な校正が不可欠です。
トレーニングとサポート
メーカーやディーラーが提供するトレーニングやテクニカルサポートの有無を評価する。
今後の拡大
将来、テスト機能のアップグレードや拡張が必要かどうかを検討する。UTM の中には、添付ファイルやカスタマイズが可能なものもある。
コンプライアンスと認証
万能試験機がISOやASTMなどの関連業界標準や認証に準拠していることを確認する。
ユーザー・エクスペリエンス
マシンをテストするか、ユーザーのフィードバックを得て、その使いやすさと人間工学を評価する。
コメントと参考文献
UTMのパフォーマンスと信頼性についての洞察を得るために、他のユーザーや業界の専門家のレビューやリファレンスを求める。
結論
適切な万能試験機を選ぶ際には、お客様のニーズ、予算、適用分野を理解することが不可欠です。試験機にはそれぞれ特徴や利点があります。そのため、決定を下す前に、ニーズを十分に理解し、メーカーと相談し、異なるモデルの性能パラメータを検討することが極めて重要です。材料試験、品質管理、研究開発のいずれに携わる場合でも、適切な万能試験機を選択することで、強力なサポートを提供することができます。
適切な万能試験機を選ぶには、ある程度の時間と労力がかかります。しかし、それはあなたの仕事に良い影響を与え、実験や試験に信頼できる結果をもたらします。この記事では、多くの選択肢の中から最適な試験機を見つけるお手伝いをします。