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美國TA大力值動態(tài)熱機械分析儀DMA3200
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尖端疲勞測試與非凡的動態(tài)熱機械分析儀
DMA 3200 將數(shù)十年積淀的尖端疲勞測試與非凡的動態(tài)熱機械分析技術(shù)二者集于一身，構(gòu)成一個刪除的多功能測試平臺。已獲專有的無摩擦 ElectroForce 電機技術(shù)、卓越的機械設(shè)計、高效的環(huán)境控制和豐富多樣的夾具系統(tǒng)，可為廣泛的應(yīng)用提供無比的數(shù)據(jù)準確度。
大力值動態(tài)熱機械分析儀技術(shù)
ElectroForce 線性電機
DMA 3200 采用已獲專有的 ElectroForce 線性電機技術(shù)，同時帶來刪除的性能和數(shù)據(jù)準確度。這種獨特的電機技術(shù)結(jié)合了強大的稀土磁體和無摩擦彎曲懸掛設(shè)計，可在各種頻率和振幅下實現(xiàn)精確的力和位移控制。DMA 3200 電機提供高達 500 N 的力輸出和 1 微米到 13 毫米的可控位移�？稍陟o態(tài)和動態(tài)兩種模式下進行測試。
此外，無摩擦動磁式設(shè)計消除了其他電機設(shè)計中存在的故障點，例如移動電線或軸承老化。這確保了 可靠耐用的性能，通過在 ElectroForce 疲勞測試儀器中數(shù)十年的免維護使用，證明可進行數(shù)十億次循環(huán)。該款電機是行業(yè)內(nèi)刪除擁有 10 年質(zhì)保的電機。
憑借此項高效、安靜且無需潤滑的電機技術(shù)，DMA 3200 幾乎可以用于所有場所；從實驗室到生產(chǎn)車間，或從潔凈室到辦公區(qū)域。
高分辨率光學位移傳感器
DMA 3200 采用高精度位移傳感器 (HADS)，可對 DMA 與疲勞測試所需的微小和大型形變進行純粹的控制與測量。HADS 是超高性能光學設(shè)備，可在高速下進行納米級分辨率的無摩擦低噪聲測量。傳感器位置緊靠樣品和加載軸，可進一步 小化柔度和熱膨脹方面的誤差。
可互換力傳感器
高剛度和高帶寬力傳感器安裝于剛性框架結(jié)構(gòu)的底座上，可進行互換以適應(yīng)不同樣品剛度。儀器標配 500 N 傳感器，可添加可選的 22 N 傳感器以改善軟樣品測試時在小力量情況下的數(shù)據(jù)。
高機械剛度設(shè)計
在機械測試中，采用高剛度組件（如框架、連接組件和樣品夾）的儀器設(shè)計，對于測量準確度至關(guān)重要。刪除/廣泛程度降低儀器組件形變或柔度可減少位移測量（否則也會表現(xiàn)為樣品形變）。3200 的超高剛性設(shè)計確保了卓越的數(shù)據(jù)準確性。它從剛性三柱型框架設(shè)計著手，刪除/廣泛程度提高了軸向和離軸剛度，通過在測試樣品上下使用空氣軸承還可進一步加強。與會在測量中產(chǎn)生噪音和摩擦的傳統(tǒng)滾動或滑動軸承不同，空氣軸承可保留 ElectroForce 線性電機的高性能特性。
強制對流爐，FCO
FCO 是材料測量的刪除/優(yōu)選溫度設(shè)備，設(shè)計用于優(yōu)化溫度響應(yīng)時間、均勻性和穩(wěn)定性。該爐功能強大，刪除/廣泛加熱速率可達 60°C/min。該爐采用雙電阻槍加熱器可在形狀特殊的爐腔（在 -150°C 到 600°C* 的溫度范圍內(nèi)優(yōu)化氣體混合的均勻性和穩(wěn)定性）提供反向旋轉(zhuǎn)氣流，從而實現(xiàn)優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性。FCO 標配有方便耐用的 LED 燈和觀察窗�？梢允褂每蛇x液氮冷卻系統(tǒng)，可將溫度降至 -150°C。使用無液氮空氣冷卻系統(tǒng)，FCO 也可將溫度降至 -100°C。
* 500˚C 以上的測試需要高溫樣品夾
大型樣品爐，LSO
LSO 內(nèi)部寬敞，可進行大尺寸樣品或組件測試。在這種設(shè)計中，空氣穿過兩電阻后進入爐腔，在 -150°C 到 315°C 的溫控范圍內(nèi)優(yōu)化大容積的均勻性。LSO 標配方便查看的 140 mm x 190 mm 大型觀察窗和可移動門。LSO 的超大容積非常適用于配置 DMA 3200，并且科針對不同應(yīng)用定制夾具解決方案。
空氣冷卻系統(tǒng)
空氣冷卻系統(tǒng) (ACS) 提供獨特的氣流冷卻系統(tǒng)，無需使用液氮即可執(zhí)行低于室溫的測試。提供兩種型號：ACS-2 和 ACS-3。冷卻器采用多級級聯(lián)壓縮機設(shè)計，利用壓縮空氣（7 bar，200 l/min）作為冷卻介質(zhì)。ACS-2 和 ACS-3 兩種型號允許 FCO 在溫度分別低至 -55°C 和 -100°C 時運行。ACS-2 和 ACS-3 兩種信號允許 LSO 在溫度分別低至 -15°C 和 -50°C 時運行。這款冷卻系統(tǒng)有助于所有實驗室停用或減少液氮消耗量并規(guī)避相關(guān)危險，提供驚人的投資回報。
夾具系統(tǒng)
DMA 3200 可使用多種樣品夾具系統(tǒng)針對不同的樣品剛性提供多種形變模式。FCO 采用的標準夾具系統(tǒng)包括拉伸、壓縮、三點彎曲、夾持彎曲和剪切式夾層。標準 FCO 夾具由 17-4 不銹鋼鑄造， 高使用溫度為 500°C，使用可選夾具，使用溫度可提高至 600°C。LSO 夾具系統(tǒng)由鈦打造，可容納大尺寸樣品，適用于拉伸、壓縮和三點彎曲模式。所有 FCO 夾具均可用于 LSO。
三點彎曲
本模式中，樣品沿兩端及中間這三個接觸點發(fā)生形變。這是一種比較“純”的形變模式，因為樣品僅通過支點支撐，消除了夾具效應(yīng)。該模式是測試復(fù)合材料、陶瓷、玻璃、半結(jié)晶聚合物、金屬等條狀固體剛性材料的理想選擇。
拉伸
該模式中，用夾具夾住樣品的頂部和底部，使樣品處于拉伸狀態(tài)。拉伸夾具可用于薄膜、條料、單根纖維和纖維束等拉伸試驗。
壓縮
本模式中，樣品被置于上下圓板之間，并受到各種條件的壓縮而產(chǎn)生形變。壓縮模式可用于測試許多低至中等模量的材料，包括泡沫、彈性體、凝膠和其他軟固體。
雙懸臂和單懸臂
懸臂模式也稱為“夾緊”或“支撐”型彎曲模式，因為支撐點和變形點都被機械地固定于樣品上。雙懸臂模式中，用夾具夾住樣品的兩端和中間部分。單懸臂模式中也使用相同夾具夾住樣品的其中一端與中部。單懸臂模式測試較短的樣品長度。懸臂是對熱塑性材料、彈性體和其他高阻尼材料進行一般性測試的理想選擇，也可測量基板上涂層的轉(zhuǎn)化。
剪切式夾層
在剪切式夾層中，兩塊尺寸一樣的材料夾于兩端和中間板之間。系統(tǒng)按樣品厚度方向施加形變，產(chǎn)生的形變即是簡單的剪切。該模式有時也稱為雙搭接剪。所測試的典型樣品包括聚合物熔體、泡沫、彈性體、凝膠、膏體以及其他軟固體或高粘度液體。
夾具技術(shù)參數(shù)
* 注：所有 FCO 固定裝置具兼容于 DMA3200 LSO 環(huán)境系統(tǒng)。隨附適配器。夾具技術(shù)參數(shù) FCO* 夾具樣品尺寸 LSO 夾具樣品尺寸 拉伸 刪除/廣泛 35 mm 長、12.5 mm 寬、1.5 mm 厚 刪除/廣泛 100 mm 長、12.7 mm 寬、8 mm 厚 壓縮 提供直徑 8、15 和 25 mm 的板；刪除/廣泛樣品厚度為 15 mm 刪除/廣泛直徑 50mm、厚度（高） 100 mm 三點彎曲 10、25 和 40 mm 范圍。 達 12.8 mm 寬、 5 mm 厚 10 到 100 mm 可調(diào)范圍 懸臂彎曲 刪除/廣泛 38 mm 長、12.5 mm 寬、1.5 mm 厚 N/A 剪切式夾層 樣品厚度為 0.5、1.0 和 1.5 mm；剪切截面為 15 mm2 N/A
控制與分析軟件
DMA 3200 由業(yè)內(nèi)功能強大的兩款軟件包 WinTest 和 TRIOS 提供支持。這兩款軟件包提供先進的算法、精密的數(shù)據(jù)可視化和強大的數(shù)據(jù)分析工具，可快速靈活地執(zhí)行和呈現(xiàn)實驗。
WinTest 高級控制軟件
WinTest 是一款功能強大的儀器控制和數(shù)據(jù)采集軟件，適用于 DMA 3200。該軟件具有直觀的環(huán)境，可在疲勞和 DMA 實驗設(shè)計中提供靈活性。DMA 實驗方法包括溫度斜坡、溫度掃描、應(yīng)力掃描和頻率掃描�？赏ㄟ^各種可用波形（包括正弦波形、三角波形、方波或斜波）輕松編程疲勞和斜坡故障測試。另外，可以組合波形，也可導(dǎo)入實際波形。獨特的 TuneIQ 和可控止動有助于客戶通過簡化調(diào)整任務(wù)管理加速和 ElectroForce 電機電源。
數(shù)據(jù)分析軟件 TRIOS
TA 儀器 TRIOS 軟件從 WinTest 無縫傳輸 DMA 數(shù)據(jù)，向?qū)嶒炄藛T提供行業(yè)領(lǐng)先工具，對 DMA 數(shù)據(jù)進行分析和呈現(xiàn)。這款直觀的軟件包括各種測繪工具，其中包括多軸測繪、智能缺省和用戶自定義圖表設(shè)置、拖放疊加和用戶自定義變量。DMA 分析模型和功能的完整范圍包括時間-溫度-疊加、峰值分析、起始點分析、峰值整合和連續(xù)與離散弛豫譜。該軟件可在任何計算機上進行離線安裝，輕松與同事共享數(shù)據(jù)。
美國TA大力值動態(tài)熱機械分析儀DMA3200參數(shù)
儀器技術(shù)參數(shù) DMA 疲勞與準靜態(tài) 刪除/廣泛施力 500 N 450 N 小施力
500 N 傳感器
可選 22 N 傳感器0.2 N
0.025 N5.0 N
0.22 N力解析度
500 N 傳感器
可選 22 N 傳感器0.006 N
0.00026 N0.015N
0.00067 N動態(tài)位移范圍 ±0.0005 – ± 6.5 mm ±0.002 – ± 6.5 mm 位移分辨率 1 納米 1 納米 刪除/廣泛加速度 80 G 80 G 刪除/廣泛位移 (50 Hz) ± 6.5 mm ± 6.5 mm 刪除/廣泛位移 (100 Hz) ± 1.0 mm ± 1.0 mm 模量范圍 103 – 3×1012 Pa NA 模量精確度 ± 1% NA Tan δ 靈敏度 0.0001 NA Tan δ 解析度 0.000015 NA 頻率范圍 0.01 – 100 Hz 0.00001 – 300 Hz
注：標準樣品夾 高使用溫度為 500°C。600°C 測試需要可選樣品夾。爐規(guī)格 FCO LSO 高溫度 600°C * 315°C 加熱速率 0.1 – 60°C/min 0.5 – 10°C/min 冷卻速率 0.1 – 60°C/min 0.5 – 10°C/min 恒溫穩(wěn)定性 ± 0.1°C ± 2°C 內(nèi)部尺寸 70 mm High x 60 mm Dia 191 x 200 x 200 mm
應(yīng)用
動態(tài)熱機械分析，DMA
DMA 技術(shù)可向樣品施加正弦形變、應(yīng)力或應(yīng)變，然后測量粘彈性反應(yīng)。實驗期間可將形變的頻率和幅度保持恒定或變化（掃描）。材料對形變的響應(yīng)隨溫度、頻率或時間變化。DMA 可用于測定機械特性的變化，即復(fù)模量、E*、儲能和損失模量（E’ 和 E” 和粘彈性材料的阻尼 (tan δ)，檢測分子運動和開發(fā)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。
大力量動態(tài)熱機械分析，DMA
DMA 3200 的大力量能力擴展了實驗加載方案，并能夠測試更大型樣品或?qū)嶋H組件。大力量 DMA 能力的示例參見上圖。
上圖顯示了一塊聚碳酸酯在加熱速率為 3°C/min、應(yīng)力為 0.4% 時的溫度斜坡。樣品尺寸為 1.6 mm 厚、12.8 mm 寬、19 mm 長。這些結(jié)果通過多種方式展示了 DMA 3200 設(shè)計的功能。首先，DMA 3200 的大力量、高剛度設(shè)計使得如此厚的樣品可以在拉伸模式下在聚合物的玻璃化區(qū)域中或低于 Tg 下進行測試。更傳統(tǒng)的更低力 DMA 儀器設(shè)計將受力和剛度的限制。此類結(jié)果必須通過拉伸狀態(tài)下的彎曲結(jié)構(gòu)獲得。其次，具有卓越低力敏感的無摩擦設(shè)計能夠通過超過三次方的模量變化表征玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化。
下圖顯示了兩個圓柱體橡膠樣品在 30°C 下、頻率為 10 Hz 時，使用壓縮夾具進行的測試的應(yīng)變掃描。樣品尺寸為直徑 10 mm，厚度 20 mm。兩個橡膠樣品的填充劑含量不同，分別為 40 phr 和 60 phr（phr 為批量單位，表示每百份橡膠添加的份數(shù)）�？梢钥闯�，添加物含量直接導(dǎo)致模量更高和更多的應(yīng)變相關(guān)性模量。在此試驗期間，施加 20% 應(yīng)變（相當于 5 mm）所需的力接近 60 N。這些結(jié)果凸顯了 DMA 3200 的大力量和異常位移控制。
疲勞和準靜態(tài)測試
大多數(shù)材料、組件和設(shè)備在其使用期間均需接觸重復(fù)加載條件，而這些負載可以導(dǎo)致材料疲勞。疲勞可能導(dǎo)致材料行為的劇烈變化，可能影響整體性能，或?qū)е峦耆Щ驀乐毓收�。機械疲勞測試可讓您深入了解材料、組件和設(shè)備在振蕩力或應(yīng)力下會出現(xiàn)何種問題，或者會在何時出現(xiàn)問題。對材料行為的深入了解可確保穩(wěn)定的產(chǎn)品性能，并對產(chǎn)品使用壽命提供保障。
單調(diào)試驗，也稱為拉伸試驗，也適用于評估強度和形變響應(yīng)。在該實例中，會在單次負載失效試驗中測試各個特性。
可通過 DMA 3200 測量各種材料、組件或設(shè)備的特性，支持各種類型的動態(tài)或靜態(tài)強度研究。
啟動疲勞和準靜態(tài)測試
DMA 3200 的靈活性、功能和耐久性使其除了能進行 DMA 外，還可進行各種測試。其廣泛的速度和力范圍，使其對疲勞和準靜態(tài)測試也非常有用。這些功能的示例如上圖所示。
上圖顯示了在一小塊焊料上進行的一項拉伸斷裂試驗，即抗拉試驗。位移斜坡控制在每分鐘 1 微米，溫度保持在 25°C。樣品尺寸為直徑 0.5 mm，長 2 mm。該試驗要求在相當長的時間內(nèi)進行緩慢且精準的位移控制，該例中的時間為 14 小時。樣本在圖的左側(cè)展示了測試開始時的經(jīng)典線性區(qū)域，在圖的中間和右側(cè)顯示了非常長的延性破壞。該試驗展現(xiàn)了 ElectroForce 線性電機的靈活性。雖然它具有極高的動態(tài)性能，但仍可用于精確且慢速的測試。
下圖顯示了熱塑性彈性體的疲勞研究結(jié)果。該曲線通常稱為強度與循環(huán)測試的“S-N 曲線”。這是說明和表征材料或組件的循環(huán)負載壽命隨負載水平的變化。可以看出，隨著應(yīng)力的降低，樣品需要更多循壞才能斷裂。該試驗展示了如何利用 DMA 3200 的高加速度和耐久性屬性將其用于高循環(huán)試驗。
示例測量：
彈性模量 (E)
剛度 (K)
屈服強度
抗拉強度
斷裂伸長率
疲勞強度
示例強度研究：
壽命加速測試
SN 曲線確定
機械老化
蠕變和恢復(fù)
應(yīng)力松弛
拉伸測試
美國特拉華州紐卡斯爾市，2017 年 10 月 10 日 – TA 儀器隆重推出全新 ElectroForce DMA 3200。 DMA 3200 將行業(yè)領(lǐng)先的疲勞與動態(tài)熱機械分析 (DMA) 技術(shù)集成于單個機械測試平臺，帶來了刪除的性能。
機械特性常被視為材料 重要的物理特性。 在幾乎所有行業(yè)中，無論是汽車、航空航天、電子、高分子、彈性體還是復(fù)合材料，機械特性在了解材料與組件應(yīng)用上都有著非常重要的意義。DMA 可量化材料在較寬的溫度、頻率或應(yīng)力范圍內(nèi)的模量和能量消耗。而疲勞測試可讓您深入了解材料、組件和設(shè)備在振蕩力或應(yīng)力下會出現(xiàn)何種問題，或者會在何時出現(xiàn)問題。對材料行為的深入了解可確保穩(wěn)定的產(chǎn)品性能，并對產(chǎn)品使用壽命提供保障。
新型 DMA 3200 的核心是已獲專有的無摩擦 ElectroForce 電機。電機可承受 500N 的力，讓 DMA 的測試范圍更廣，可測試更大的樣品和更高的負載。其加速度更高且足夠穩(wěn)定，可進行數(shù)十億次的疲勞循環(huán)。此電機是刪除擁有 10 年質(zhì)保的機械測試系統(tǒng)電機。
TA 儀器總裁 Terry Kelly 表示：“這款出眾的新平臺結(jié)合了 TA 儀器 DMA 技術(shù)的優(yōu)勢與自 Bose 公司收購的 ElectroForce 電機的出色性能。即便是從其他各家供應(yīng)商中分別選出兩臺儀器，也不能堪比新型 3200 這一臺的 DMA 和疲勞性能。”
ElectroForce DMA 3200 系統(tǒng)具有多個加熱爐選項（可適應(yīng)標準和大尺寸樣品）、多個制冷選項（包括機械冷卻）、多種夾具和 TRIOS 軟件，可進行靈活、直觀和全面的數(shù)據(jù)分析。
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