I. Kernstruktur und Funktionsaufteilung

Die Grundstruktur einer Zugprüfmaschine besteht aus vier Kernkomponenten: dem Antriebssystem, dem Kraftmesssystem, dem Dehnungsmesssystem und dem Steuerungssystem. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um den Testprozess abzuschließen:
Das Antriebssystem: Dieses ist dafür verantwortlich, Kraft (z. B. Zug während der Dehnung) auf die Probe auszuüben. Es besteht typischerweise aus einem Motor (Servomotor, Schrittmotor usw.) und einem Getriebemechanismus (Spindel, Führungsschienen). Es kann verschiedene Belastungsmethoden erreichen, wie z. B. gleichmäßige und variable Geschwindigkeit.
Das Kraftmesssystem: Dieses verwendet einen Kraftsensor (z. B. einen Dehnungsmessstreifen), um mechanische Kraft in ein elektrisches Signal umzuwandeln und die auf die Probe ausgeübte Kraft genau zu messen.
Das Dehnungsmesssystem: Dieses verwendet einen Extensometer (an der Probe befestigt) oder einen Wegsensor, um die Längenänderung (z. B. Dehnung oder Stauchung) der Probe während des Belastungsprozesses aufzuzeichnen.
Das Steuerungssystem: Dieses besteht aus einem Computer und spezieller Software. Es steuert die Geschwindigkeit und Methode der Belastung des Antriebssystems, empfängt Kraft- und Dehnungssignale, verarbeitet die Daten und erstellt einen Testbericht.
 

II. Detaillierter Arbeitsablauf

Probenvorbereitung und Einspannen
Gemäß Prüfnormen (z. B. GB, ISO und ASTM) wird das Material zu einer Standardprobe verarbeitet (z. B. hantelförmig für Metalldraht, lange Streifen für Kunststofffolie). Die Enden der Probe werden dann in den oberen und unteren Greifern der Zugprüfmaschine befestigt. Die Greifer sollten basierend auf den Materialeigenschaften ausgewählt werden (z. B. Keilgreifer für Metall, pneumatische Greifer für Gummi), um zu verhindern, dass die Probe verrutscht oder in den Greifern bricht.
Parametereinstellung
Das Steuerungssystem stellt Parameter wie die Testart (z. B. Zug, Druck, Biegung), die Belastungsgeschwindigkeit (z. B. 5 mm/min für Kunststoff, 50 mm/min für Metall) und die Stoppbedingungen (z. B. automatische Abschaltung bei Probenbruch) ein.
Krafteinwirkung und Signalerfassung
Das Antriebssystem bewegt den unteren (oder oberen) Greifer und übt Zug (bei Zugversuchen) oder Druck (bei Druckversuchen) auf die Probe aus.
Der Kraftsensor erfasst die Kraft in Echtzeit und wandelt die mechanische Kraft in ein Spannungssignal um (der Widerstand des Dehnungsmessstreifens ändert sich aufgrund der Kraftverformung, was wiederum die Spannung ändert), das dann an das Steuerungssystem übertragen wird. Das Verformungsmesssystem (z. B. ein Extensometer) zeichnet gleichzeitig die Dehnung (oder Stauchung) der Probe auf, die ebenfalls in ein elektrisches Signal umgewandelt und an das Steuerungssystem übertragen wird.
Datenverarbeitung und Ergebnisdarstellung
Das Steuerungssystem wandelt die Kraft- und Verformungssignale um (z. B. Kraft in N oder kN, Verformung in mm oder Prozent) und zeichnet in Echtzeit eine "Kraft-Verformungs-Kurve" (oder "Spannungs-Dehnungs-Kurve") auf.
Schlüsselparameter werden basierend auf den Kurvenmerkmalen berechnet:
Zugfestigkeit = maximale Zugkraft ÷ ursprüngliche Probenquerschnittsfläche;
Dehnung = (Länge nach dem Bruch - ursprüngliche Messlänge) ÷ ursprüngliche Messlänge × 100%;
Streckgrenze: berechnet aus der Kraft, die dem Streckplateau in der Spannungs-Dehnungs-Kurve entspricht.
Ein Testbericht, der die Kurve und die Parameter enthält, wird generiert und unterstützt die Datenspeicherung, den Druck oder den Export.
 

III. Wichtige technische Merkmale

Präzisionskontrolle: Genaue Kraft- und Verformungsmessungen werden durch hochpräzise Sensoren (Fehler ≤ 0,5 %), ein Servoantriebssystem (Geschwindigkeitsregelgenauigkeit ≤ ±1 %) und eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis sichergestellt. Vielseitigkeit: Durch den Austausch von Vorrichtungen und Sensoren können verschiedene Tests wie Zug, Druck, Biegung, Scherung und Schälung durchgeführt werden, um unterschiedliche Materialien und Normen zu berücksichtigen.
Automatisierung: Moderne Zugprüfmaschinen sind oft mit Computersoftware ausgestattet, die automatisches Laden, automatische Brucherkennung und automatische Ergebnisberechnung unterstützt, wodurch menschliche Fehler reduziert werden.

Kurz gesagt, die Essenz einer Zugprüfmaschine besteht darin, das "mechanische Verhalten" eines Materials unter Belastung in "quantifizierbare Daten" umzuwandeln, was eine wissenschaftliche Grundlage für die Materialauswahl, die Qualitätskontrolle und die wissenschaftliche Forschungsanalyse liefert. Es ist ein Kernwerkzeug zum Testen der mechanischen Eigenschaften von Materialien.