Устройства для измерений перемещений (экстензометры)

В современном мире, где безопасность и надежность конструкций являются ключевыми аспектами, чрезвычайно важное значение приобретает точное определение механических свойств материалов. Одним из наиболее фундаментальных инструментов, позволяющих получить эти данные, являются экстензометры. Это приборы, разработанные специально для измерения деформации образца под воздействием нагрузки. Независимо от того, растягивается ли материал, сжимается или изгибается, экстензометр точно фиксирует, насколько изменяется его форма, и предоставляет точные численные характеристики этих изменений.

Важность измерения деформации

Измерение деформации имеет первостепенное значение для определения целого ряда ключевых механических характеристик материала. К таким характеристикам относятся:

• • Модуль Юнга (модуль упругости): Этот параметр описывает способность материала сопротивляться упругой деформации при растяжении или сжатии. Чем выше его значение, тем более жестким является материал.
  • Предел текучести: Напряжение, при котором материал начинает деформироваться пластически без дальнейшего увеличения нагрузки. Это знаменует собой переход от упругой к пластической деформации.
  • Удлинение при разрыве (относительное удлинение): Данная характеристика указывает на пластичность материала, показывая, насколько он способен удлиниться до полного разрушения.
  • Коэффициент Пуассона: Это отношение относительного изменения поперечной деформации к относительной продольной деформации. Он критически важен для описания деформационного поведения твердых изотропных материалов, таких как чугун, сталь, пластмассы и гранит.

Модуль Юнга и коэффициент Пуассона в совокупности полностью характеризуют упругие свойства изотропных материалов. Без точных данных о деформации невозможно корректно и безопасно спроектировать долговечные изделия, будь то мосты, самолеты, медицинские имплантаты, автомобильные компоненты или даже упаковочные пленки.

 Виды экстензометров производства «Эталон-Профит»

Компания «Эталон-Профит», являясь производителем испытательного оборудования, предлагает широкий спектр экстензометров, разработанных для работы с различными материалами и условиями испытаний. Все предлагаемые экстензометры по принципу работы относятся к контактным, что обеспечивает высокую точность измерений.

Навесные экстензометры серии ИДК-Н (Clip-on)

Эти приборы представляют собой экономичное и высокоточное решение для стандартных испытаний. Они устанавливаются непосредственно на образец с помощью специальных ножей или зажимов. Передача измеряемого пути здесь короткая и жесткая, что является залогом высокой точности. Навесные экстензометры ИДК-Н используются для измерения продольной деформации при растяжении образцов из металлов, сплавов, композитов, керамики и дерева. Они очень чувствительны к малейшим изменениям длины образца и могут применяться как автономные измерительные средства, так и в составе испытательных машин. Некоторые модификации допускают использование при повышенных или пониженных температурах совместно с печами и камерами. Эти датчики успешно прошли утверждение и внесены в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации под номером 85757-22. Принцип действия экстензометра ИДК-Н заключается в преобразовании удлинения образца в электрический сигнал с помощью тензорезисторного преобразователя. Полученный сигнал обрабатывается контроллером и программным обеспечением для точных расчетов деформации и других характеристик. Модификации ИДК-Н отличаются диапазоном измерений перемещений (от 0,001 до 5, 10 или 25 мм) и установочной базой образца (от 5 до 500 мм).

Длинноходовые экстензометры серии ИДК-Д

Эти экстензометры специально разработаны для материалов, которые демонстрируют большую деформацию, таких как резина, полимеры, пленки и текстильные волокна. Они способны измерять растяжение образцов на очень значительную величину – до 1000 мм. Длинноходовые экстензометры ИДК-Д крепятся к образцу и могут оставаться на нем вплоть до момента разрушения, измеряя крайне большие растяжения без потери точности. Это стационарные контактные экстензометры, которые применяются для высокоэластичных полимерных материалов при испытаниях на растяжение или сжатие. Они могут работать как отдельно, так и в составе испытательных машин, включая использование внутри термокамер благодаря удлиненным щупам. Экстензометры серии ИДК-Д также утверждены и внесены в Госреестр под номером 85757-22. Принцип действия ИДК-Д основан на преобразовании изменения длины образца в электрический сигнал, который затем обрабатывается микропроцессорным контроллером и программным обеспечением для вывода результатов. Конструкция включает вертикальную стойку, верхнюю и нижнюю каретки с зажимами, электронные датчики положения и штангу для перемещения. Доступны модификации с диапазонами измерений от 0,001 до 700 мм или до 1000 мм, при базовой длине образца от 10 до 100 мм (с возможностью увеличения).

Автоматические экстензометры серии ИДК-А 

Эти приборы существенно повышают производительность испытательного оборудования, так как они способны устанавливаться на образец полностью автоматически, обеспечивая значительно лучшую повторяемость результатов по сравнению с ручными методами. Автоматические экстензометры ИДК-А не оказывают значительного воздействия на образец и могут оставаться на нем до самого разрушения. Они обладают высоким разрешением и точностью. Электронные измерители деформации серии ИДК-А предназначены для автоматических измерений перемещений и деформаций при испытаниях на растяжение, сдвиг, срез, сжатие и сплющивание. Они используются с испытательными машинами для широкого спектра материалов, включая металлы, дерево, резину, пластмассы, пленки и композиты. Приборы оснащены автоматической системой управления зажимами, а их принцип действия основан на преобразовании изменения длины образца в электрический сигнал, который обрабатывается цифровым контроллером и программным обеспечением ProfIT-A. Эти экстензометры также утверждены в Госреестре под номером 88306-23. Модификации ИДК-А различаются диапазоном измерений перемещений (от 0,001 до 100-2000 мм в зависимости от базовой длины) и классом точности (0,5 / 1 / 2). База образца может составлять от 10 до 1200 мм.

Экстензометры для сжатия и изгиба серии ИДК-П

Эти приборы представляют собой отдельную группу, часто выполненную в виде измерительных щупов. Они могут входить в состав специальных приспособлений для испытаний на сжатие и изгиб. Измерители перемещений серии ИДК-П предназначены для измерений деформации (прогиба) образцов при испытаниях на изгиб и сжатие. Они применяются для металлов, пластмассы, дерева и композитов и могут использоваться стационарно в составе испытательных машин. В процессе испытания они фиксируют изменение положения каретки, которое преобразуется в электрический сигнал, используемый для расчета деформации. Модификации ИДК-П предлагают диапазоны измерений перемещений от 0,001 до 50, 100 или 200 мм.

Высокотемпературные экстензометры серии ИДК-ВТ

Это специализированные контактные экстензометры, разработанные для работы в условиях высоких температур, например, в лабораторных печах, а также при нормальных и низких температурах в термокриокамерах. Они служат для измерения удлинений материалов при термических испытаниях. Высокотемпературные измерители продольной деформации серии ИДК-ВТ являются навесными усредняющими экстензометрами, предназначенными для металлов, сплавов, керамики и композитов при растяжении при высоких температурах (до 700/1100 °C). Их конструкция позволяет устанавливать их по меткам на базе образца, а датчики перемещений отслеживают удлинение. Суммарное значение перемещений соответствует удлинению расчетной части образца. Результаты выводятся в программно-техническом комплексе. Данная серия находится в процессе внесения в Государственный реестр средств измерений РФ. Модификации ИДК-ВТ предлагают диапазон измерений от 0,001 до 40 мм, с базовой длиной образца 12, 25 или 50 мм, и классами точности 0.5, 1.0, 2.0.

Применение экстензометров в испытательных системах

Экстензометры наиболее часто используются в составе испытательных машин, таких как разрывные или универсальные электромеханические машины, а также прессы для испытаний на сжатие и изгиб. Типовой процесс испытания с экстензометром включает:

• • Нанесение меток на образец (для некоторых типов).
  • Установку экстензометра на расчетную длину образца.
  • Подачу нагрузки испытательной машиной.
  • Фиксацию прибором деформации образца
    

Полученные данные обрабатываются программно-техническим комплексом на компьютере или пульте оператора, где рассчитываются все необходимые характеристики материала. Этот комплекс обычно включает персональный компьютер, ноутбук или пульт оператора с установленным программным обеспечением ProfIT-A.

Области применения экстензометров

Благодаря своей универсальности и высокой точности, экстензометры нашли широкое применение во многих отраслях промышленности и науки:

• • Промышленность и металлургия: Контроль прочности и деформации металлов, сплавов, пластмасс и композитов для различных изделий.
  • Автомобильная и аэрокосмическая промышленность: Испытания автодеталей и структурных элементов самолетов/космических аппаратов для обеспечения безопасности и надежности.
  • Строительство: Контроль строительных материалов (бетон, сталь, дерево) и мониторинг состояния конструкций (мосты, здания, тоннели).
  • Производство полимеров, текстиля, бумаги: Испытания высокоэластичных материалов, пленок, тканей, шнуров.
  • Научные исследования и образование: Получение точных данных о поведении материалов при различных условиях, разработка новых материалов.
  • Нефтегазовая отрасль, производство медикаментов, клинического оборудования.

Экстензометры производства «Эталон-Профит» способны работать как в стандартных лабораторных условиях, так и в специальных камерах, позволяющих проводить испытания при экстремальных температурах (для высокотемпературных контактных экстензометров до 1100°C).

Заключение

Экстензометры являются незаменимыми измерительными приборами в области механических испытаний материалов. Они позволяют с высокой точностью определять деформационные свойства образцов, что критически важно для характеристики материалов, контроля их качества, а также обеспечения безопасности и надежности конструкций в самых различных отраслях промышленности и науки. Благодаря разнообразию типов и модификаций, таких как контактные навесные, длинноходовые, автоматические экстензометры, а также специализированные приборы для высокотемпературных испытаний или измерений прогиба, «Эталон-Профит» предлагает решения практически для любых задач по измерению деформации материалов. Использование этих приборов в составе испытательных машин позволяет получать комплексную и достоверную информацию о механическом поведении материалов, способствуя прогрессу в создании более прочных, долговечных и безопасных изделий.

Контакты Эталон-Профит: 8 (4932) 57-43-34, office@etalon-profit.ru.