Heute kaufen immer mehr Kunststoffverarbeiter sogenannte Universal-Testmaschinen, um sie für Dehn-, Biege-, Kompressions- und Schneideversuche zur Leistungsbewertung von Materialien, Anwendungsentwicklungsforschung und Qualitätskontrolle zu verwenden. Die entwickelte Elektronik hat die Leistung dieser Geräte verbessert, so dass sie einfacher zu bedienen sind und die Preise immer niedriger werden.
Die Universal-Testmaschine streckt, biegt, komprimiert oder zieht Kunststoff-Proben durch die Einstellung verschiedener Geschwindigkeitsstufen, was die häufigste Ausrüstung im Kunststoffmischlabor ist. Bei der Herstellung von Mischmaterialien können Testmaterialien verwendet werden, um festzustellen, ob sie für bestimmte Verarbeitungsanwendungen oder Endanwendungen geeignet sind. Es kann auch zur Qualitätskontrolle von Produkten verwendet werden, um die Konsistenz der Produktqualität zwischen den einzelnen Chargen zu gewährleisten.
Die Universal-Testmaschine besteht aus einer oder mehreren vertikal getragenen Säulen mit einer festen horizontalen Basis und einem beweglichen horizontalen Kreuzkopf (Kreuzbalken). Die heutigen Universal-Testmaschinen haben in der Regel auch Kugelschrauben auf den Säulen, um den beweglichen Kreuzkopf zu befestigen. Die Größe der Universal-Prüfmaschine wird gemeinsam durch die maximale Tragweite des Rahmens und das Kraftmesser zur Messung von Last/Zug gekennzeichnet. Das Kraftmesser ist an einem beweglichen Kreuzkopf befestigt, der von einem Elektromotor oder einer Hydraulikanlage angetrieben wird. Die Kraftmessgeräte der Serie mit Befestigungen messen die Größe der Kraft und können die Ergebnisse auf einem digitalen Monitor oder einem PC anzeigen. Viele Universal-Testmaschinen verfügen über austauschbare Kraftmessgeräte und können daher mit den verschiedenen getesteten Materialien abgestimmt werden. Statische Tests werden mit einer Standard-elektronischen Universal-Testmaschine durchgeführt, die in der Regel eine Ladegeschwindigkeit von 0,001 bis 20 in./min (1in. = 2,54cm) hat. Dynamische Tests oder Zyklusprüfe wie Risswachstum und Müdigkeitsprüfungen werden in der Regel mit einer Universal-Testmaschine für hydraulische Servo-Systeme für längere Zeit und geringere Belastung durchgeführt. Derzeit sind die häufigsten Elemente, die mit einer Universal-Testmaschine getestet werden, die Zugfestigkeit und das Zugmodul, die Biegefestigkeit und das Modul. Bei einer Dehnungsprüfung nach ASTM D 638 und ISO 527 sind beide Enden der Probe mit einer Befestigung befestigt, die eine ist stationär und die andere an einem Kreuzkopf befestigt, die sich von der Befestigung abweicht und die Probe zieht, bis die Probe bricht und der Kreuzkopf bei einem Bruch automatisch anhält. Bei Biegeprüfungen (ASTM D790, D6272 und ISO178) werden Proben auf zwei Halterungen der Testmaschine festgelegt. In diesem Test bewegt sich der Kreuzkopf in der entgegengesetzten Richtung als in dem Dehnungstest und drückt statt zu ziehen die Spanne in eine ungestützte Mitte, bis die Spanne sich biegt oder sogar bricht. Da die meisten thermoplastischen Materialien in diesem Test nicht brechen, ist es unmöglich, die Brechbiegefestigkeit zu berechnen. Daher erfordert die Standard-Versuchsmethode die Berechnung der Biegespannung, wenn sich die Beanspruchung auf 5% ändert. Die häufig verwendeten elektronischen Universal-Testmaschinen haben eine Kapazität von 100 bis 135.000 lb. Je größer die Größe, desto höher die Kosten. Im Allgemeinen ist das vertikale Gerät kleiner und einfacher zu bedienen und kann auch durch die eigene Schwerkraft der Probe verwendet werden, so dass schwierige Proben wie eine dünne Folie genauso einfach zu bedienen sind wie schwere Spritzgießteile. Die Kraft der einzelnen Säulen-Universal-Testmaschine ist niedriger, der Preis ist niedriger, und die strukturelle Kapazität beträgt in der Regel 1000 lb. Die strukturelle Kapazität der Tür-Universal-Testmaschine beträgt 1000 ~ 135.000 lb. Das Kraftmesser basiert auch auf einem der größten Kraftwerte, die für die Universal-Testmaschine-Struktur und -Proben gelten. Zum Beispiel kann ein 100 lb Kraftmessgerät, das in einem 1.000 lb großen Rahmen installiert ist, eine Testlast von 100 lb liefern. Die Kapazität des Kraftmessgerätes sollte nicht zu viel über die vorhergesagte Bruchlast der Probe hinausgehen, sonst wird die Genauigkeit der Testergebnisse beeinträchtigt.
Im Gegensatz zu den Universal-Testmaschinen, die für statische Tests verwendet werden, können die hydraulischen Servo-Universal-Testmaschinen sowohl dynamische Tests als auch Müdigkeitsprüfungen durchführen. Auf diese Weise müssen wiederholte Belastungen ausgeübt werden, um den Lade-Freisetzungszyklus durchzuführen. Zum Beispiel bei Ermüdungsriss-Wachstumstests erwarten die Anwender, zu erfahren, wie viele Zyklen das zu testende Material nach einem Bruch durchlaufen wird. Die Spannung, die für die dynamische Prüfung von Universal-Testmaschinen erforderlich ist, ist geringer als bei statischen Prüfungen von elektronischen Universal-Testmaschinen. Die Rahmenkapazität der hydraulischen Servo-System-Testmaschine reicht von 100 lb bis zu mehreren Tonnen und der Preis ist in der Regel 2 bis 3 Mal so hoch wie die Elektromechanik-Testmaschine. Grundsätzlich für die Ermüdungsprüfung von Metallmaterialien, aber auch in Automobilkunststoffen, Raumfahrt-Kunststoffen, biomedizinischen Kunststoffen und Kunststoffen für Elektronikkomponenten zunehmend weit verbreitet, da in diesen Bereichen Ermüdungsbeständige Bauteile benötigt werden.