ElectroForce DMA 3200 고하중 DMA

ElectroForce® 선형 모터

DMA 3200은 특허 받은 ElectroForce 선형 모터 기술이 적용되어 하나의 장비로 차별화된 성능 및 데이터 정확성을 제공합니다. 이 독자적인 모터 기술은 광범위한 주파수 및 진폭에서 최고로 정밀한 힘 및 변위 제어를 위해 강력한 회토류 자석에 비마찰식 플렉셔 서스펜션이 결합된 기술입니다. DMA 3200 모터는 최대 500N에 이르는 힘 출력과 1마이크론에서 13mm에 이르는 변위 제어를 제공합니다. 테스트는 정적 모드 및 동적 모드 모두에서 수행할 수 있습니다.

또한 마찰 없이 움직이는 자석 설계를 통해 움직이는 와이어 및 베어링의 분해 등 여타 모터에 존재하는 파괴점을 제거합니다. 따라서 수십 년 동안 유지 보수가 불필요한 ElectroForce 피로 테스트 장비에서 수십억 회의 주기를 통해 입증된 가장 뛰어난 내구성과 신뢰도를 제공하는 성능을 보장합니다. DMA 3200은 10년 보증이 제공되는 업계 단 하나의 모터입니다.

DMA 3200은 효율적이며 조용하고 윤활이 불필요한 모터 기술이 사용되어 연구실에서 생산 현장, 또는 클린룸에서 사무실 공간까지 거의 어디에서나 사용이 가능합니다.

높은 분해능의 광학 변위 센서

DMA 3200은 DMA 및 피로 시험에 필요한 소규모 및 대규모 변형의 가장 순수한 제어 및 측정을 위해 HADS(고정확도 변위 센서)를 사용합니다. HADS는 고속에서 나노미터 분해능을 사용하여 마찰이 없고 노이즈가 적은 측정이 가능한 초고성능 광학 장치입니다. 센서는 시료 및 하중 축에 근접하도록 배치되어 컴플라이언스 또는 열 팽창에서의 오류를 최소화합니다.

상호 호환 가능한 하중 센서

고강성 및 고대역 하중 센서가 견고한 프레임 베이스에 장착되어 시료 강성이 서로 달라도 최적화할 수 있도록 상호 호환이 가능합니다.  이 장비에는 기본으로 500N 센서가 제공되며 옵션으로 22N 센서를 추가하여 소프트 시료 테스트를 위한 저하중 데이터를 향상시킬 수 있습니다.

높은 기계적 강성 설계

기계적 테스트에서 프레임, 연결 구성 요소 및 시료 클램프 등의 고강성 구성 요소가 있는 장비 설계는 측정 정확도를 달성하기 위해 매우 중요한 부분입니다. 장비 구성 요소 변형 또는 컴플라이언스를 최소화하면 시료 변형으로 나타날 수 있는 변위 측정이 줄어듭니다. 3200의 초고강성 설계로 뛰어난 데이터 정확도를 보장합니다. 축 방향 및 탈축 방향 강성을 최대화하는 견고한 3열 프레임 설계는 물론, 시편 위와 아래에 에어 베어링을 사용하여 견고성을 강화했습니다. 측정에 노이즈와 마찰을 일으키는 기존의 롤링 또는 플레인 베어링과는 달리, 에어 베어링은 비마찰식 ElectroForce® 선형 모터의 고성능 특성을 보존하는 추가적인 이점이 있습니다.

FCO(강제 순환식 오븐)

FCO는 재료 테스트를 위한 최고의 온도 장치이며 온도 반응 시간, 균일성 및 안정성을 최적화하도록 설계되었습니다. 이 강력한 오븐은 최고 60°C/분의 속도로 가열할 수 있습니다. -150°C ~ 600°C*의 온도 범위에서 균일성 및 안정성을 위해 가스 혼합을 최적화하는 고유한 형태의 오븐 체임버 내에 역회전하는 공기 흐름을 생성하는 이중 열판 가열기를 사용하여 뛰어난 온도 안정성을 제공합니다. FCO에는 편리하고 수명이 긴 내부 LED 조명과 뷰포트가 표준 제공됩니다. 옵션인 LNCS(액체 질소 냉각 장치)는 -150°C까지 온도를 제어할 수 있습니다. 또는 LN2가 없는 공기 냉각 시스템을 사용하여 FCO를 -100°C까지 냉각할 수 있습니다.

* 500˚C 이상 테스트에는 고온 시료 클램프가 필요합니다

LSO(대형 시료 오븐)

LSO는 더 큰 시료 크기나 구성 요소를 수용할 수 있는 넓은 내부 치수를 제공합니다. 이 설계에서 공기는 두 저항 요소를 통과하여 공동으로 전달되며 큰 부피에 대해서도 -150°C ~ 315°C에 이르는 온도 제어를 위해 균일성을 최적화합니다. LSO에는 편의를 위해 대형 140mm x 190mm 크기의 뷰 윈도우와 이동식 도어가 표준 제공됩니다. LSO는 크기가 크므로 독특한 응용 분야를 위해 맞춤형 클램핑 솔루션으로 DMA 3200을 구성하는 데 적합합니다.

ACS(공기 냉각 시스템)

ACS(공기 냉각 시스템)는 액체 질소를 사용하지 않고도 저온 테스트가 가능한 독자적인 기체 흐름 냉각 시스템입니다. ACS-2 및 ACS-3 두 가지 모델로 선보이는 이번 모델에는 압축 공기(7bar, 200l/min)를 냉매로 활용하는 다단 캐스케이드 압축기 디자인이 탑재되었습니다. ACS-2 및 ACS-3 모델은 각각 -55°C 및 -100°C의 저온에서도 FCO 작동을 허용합니다. LSO의 경우, ACS-2 및 ACS-3 모델은 각각 -15°C 및 -50°C 온도에서 작동을 허용합니다 냉각 시스템은 모든 실험실에서 액체 질소 사용 및 이와 관련된 위험을 배제하거나 감소시킬 수 있으며, 놀라운 투자 수익율을 제공할 것으로 예상합니다.

3점 휨

이 모드에서는 시료가 양 끝과 중간 부분 등, 세 접촉 지점에서 변형됩니다. 클램핑의 영향을 없애주는 받침대가 자유롭게 시료를 지지하므로 “순수” 변형 모드로 간주됩니다. 복합재료, 세라믹, 유리 및 반결정 폴리머, 금속 등, 강성 소재의 고체 막대를 테스트하는 데 적합합니다.

인장

이 모드에서는 시료가 상부와 하부에서 클램핑되어 팽팽하게 배치됩니다. 인장 클램프는 박막, 스트립, 막대기, 섬유 가닥, 그리고 섬유 다발의 인장 테스트에 사용됩니다.

압축

이 모드에서는 시료가 상단과 하단 원형 판 사이에 배치되며 다양한 압축 조건에서 변형됩니다. 거품, 탄성체, 겔 및 기타 연성체 등과 같이 탄성률이 낮거나 중간 수준인 많은 소재의 테스트에 압축 모드를 사용할 수 있습니다.

이중 및 단일 캔틸레버

캔틸레버 모드는 지지 및 변형 포인트가 기계적으로 시료에 고정되기 때문에 “클램프형” 또는 “지지형” 휨 모드라고도 합니다. 이중 캔틸레버에서는 시료가 양 끝과 중앙에서 고정됩니다. 단일 캔틸레버에도 동일한 클램프를 사용하며 시료는 한쪽 끝과 중앙 클램프 사이에서 고정됩니다. 단일 캔틸레버에서는 길이가 더 짧은 시료의 테스트가 가능합니다. 캔틸레버는 열가소성 수지, 탄성체 및 기타 습기가 많은 소재의 범용 테스트는 물론, 서브스트레이트의 코팅에 대한 전이 측정에도 이상적입니다.

전단 샌드위치

전단 샌드위치에서는 동일한 크기의 두 재료 조각이 양 끝과 중앙판 사이에 “샌드위치처럼 끼게” 됩니다. 가해지는 변형은 시료 두께에 상응하며 도출되는 변형은 단순한 전단입니다. 이 모드는 이중 중첩 전단이라고도 합니다 일반적인 테스트 시료에는 폴리머 용해물, 거품, 탄성체, 겔, 페이스트 및 기타 부드러운 고체 또는 고점도 액체 등이 있습니다.

사양

* 참고: 모든 FCO 측정 도구는 DMA3200 LSO 환경 시스템과 호환 가능합니다. 어댑터는 포함되어 있습니다.

WinTest 고급 제어 소프트웨어

WinTest는 DMA 3200을 위한 강력한 장비 제어 및 데이터 취득 소프트웨어입니다. WinTest는 피로 및 DMA 실험 설계에 유연성을 제공하는 직관적인 환경을 제공합니다. DMA 실험 방법에는 승온/냉각, 온도 스윕, 변형률 스윕 및 주파수 스윕이 포함됩니다. 사인, 삼각, 사각 또는 증감 등 다양한 파형을 사용하여 피로 및 Ramp-to-Failure 테스트를 쉽게 프로그래밍할 수 있습니다. 또한 파형을 결합하거나 실제 파형을 가져올 수 있습니다. 독자적인 TuneIQ 및 Controlled Stop을 통해 조정 작업을 간소화하여 ElectroForce 모터의 가속 및 출력을 최대한 활용할 수 있습니다.

데이터 분석용 소프트웨어 TRIOS

TA Instruments의 TRIOS 소프트웨어는 실험 연구원에게 WinTest의 DMA 데이터를 원활하게 전송하는 업계 최고의 DMA 데이터 분석 및 제시 도구를 제공합니다. 이 직관적인 소프트웨어에는 다양한 플로팅 도구가 포함되며 다축 플로팅, 표준 및 사용자 맞춤형 스마트 그래프 설정, 끌어놓기식 중첩 및 사용자 정의 변수 등이 포함됩니다. DMA 분석 모델 및 기능 전체에는 시간-온도-중첩, 피크 분석, 시작점 분석, 피크 통합 및 연속 및 불연속 완화 스펙트럼이 포함됩니다. 이 소프트웨어는 오프라인으로 컴퓨터에 설치하여 손쉽게 데이터를 공유할 수 있습니다.

DMA(동적 물성 분석)

DMA는 응력 또는 변형률인 사인파형 변형을 시료에 적용하여 점탄성 반응을 측정하는 기법입니다. 변형 주파수 및 규모는 실험 중 동일하게 유지되거나 달라질(스윕) 수 있습니다. 변형에 대한 재료 반응은 온도, 주파수 또는 시간 함수로 모니터링할 수 있습니다. DMA는 점탄성 재료의 복소 탄성률(E*), 저장 및 손실 탄성룰(E’, & E”) 및 감쇠(tan δ) 등 기계적 물성의 다양성을 결정하고 분자 운동을 감지하고 구조-물성 관계를 개발하기 위해 사용됩니다.

고하중 DMA(동적 물성 분석)

DMA 3200의 고하중 기능을 활용하면 실험적인 하중 체제를 확장할 수 있으며 더 큰 시료나 실제 구성 요소의 테스트가 가능합니다. 고하중 DMA 기능의 예는 위 그림을 참조하십시오.

최상단 그림은 가열 속도 분당 3°C, 응력 0.4% 하에 폴리카보네이트 막대의 승온/냉각을 나타냅니다. 시료 치수는 두께 1.6mm, 가로 12.8mm 및 세로 19mm입니다. 이 결과는 DMA 3200 설계 기능을 다양한 방법으로 보여줍니다. 첫 번째로, DMA 3200의 고하중, 고강성 설계는 인장 모드에서 폴리머의 유리 영역 내 또는 유리 전이 온도(Tg) 미만에서 이러한 두꺼운 시료를 테스트할 수 있습니다. 기존의 저하중 DMA 장비 설계는 하중과 강성 모두에서 제한이 있었습니다. 이러한 결과는 휨 구성 대 인장을 통해 얻을 수 있었습니다. 두 번째로, 뛰어난 저하중 감도를 제공하는 비마찰식 설계를 통해 3개 단위를 초과하는 계수로 유리 전이 특성을 분석할 수 있습니다.

하단 그림은 온도 30°C, 주파수 10Hz에서 압축 클램프를 사용해서 테스트한 실린더형 고무 시료 두 개의 응력 스윕을 나타냅니다. 시료 치수는 직경 10mm 및 두께 20mm입니다. 이 두 고무 시료의 충전재 내용물 양은 40phr 및 60phr로 상이하며, 여기서 phr은 고무 100중량당 부품을 의미하는 배치 단위입니다. 여기서 충전재 내용물 양이 많을수록 계수가 높아지며 계수의 응력 종속도도 높아집니다. 이 테스트에서 5mm와 동일한 20% 응력을 적용하기 위해 필요한 하중은 거의 60N입니다. 이 결과는 DMA 3200의 고하중 및 우수한 변위 제어 기능을 증명하는 결과입니다.

피로 및 준정적 테스트

대부분의 재료, 구성 요소 및 장치는 사용 중 반복되는 하중 조건에 노출되며 이 하중은 재료의 피로를 초래합니다. 이러한 피로는 전반적인 성능에 영향을 미칠 수 있는 물질 거동의 급격한 변화를 초래하거나 완전하고 대재앙적인 파괴를 야기할 수 있습니다. 기계적 피로 테스트는 진동하는 힘이나 응력이 적용될 때 재료, 구성 요소 또는 장치가 어떠한 방식으로 언제 파괴되는지에 대한 통찰력을 제공합니다. 물질 거동에 대한 통찰력은 신뢰할 수 있는 제품 성능을 보장하고 수명 보장을 입증하기 위해 사용됩니다.

인장 테스트라고도 하는 단조 테스트는 강도 및 변형 반응을 평가하는 데 유용합니다. 이 경우, 물성은 단일 하중-파괴 테스트 중에 측정됩니다.

다양한 재료, 구성 요소 또는 장치 특성은 다양한 유형의 동적 또는 정적 강도 연구를 지원하는 DMA 3200을 사용하여 측정할 수 있습니다.

피로 및 준정적 테스트 가능

DMA 3200의 유연성, 출력 및 내구성은 DMA 외에도 다양한 테스트가 가능합니다. 속도와 힘의 범위가 넓으므로 피로와 준정적 테스트에 유용합니다. 이러한 기능의 예는 위 그림에 나타나 있습니다.

상단 그림은 작은 납땜 막대에 대한 단일 Pull-to-Failure 테스트(인장 테스트)를 나타냅니다. 변위 상승/냉각은 분당 1마이크론으로 제어되었으며 온도는 25°C로 일정하게 유지되었습니다. 시료 치수는 직경 0.5mm, 길이 2mm입니다. 이 테스트에서는 장시간, 이 경우 14시간에 걸쳐 변위를 느리고 정밀하게 제어해야 합니다. 이 시료는 플롯 왼쪽의 테스트 시작 부분에 있는 일반적인 선형 영역과 플롯의 중간 및 오른쪽에 걸친 매우 긴 연성 파괴를 보여줍니다. 이 테스트는 ElectroForce 선형 모터의 유연성을 나타냅니다. 동적 기능에서 강점을 가지지만 정밀하고 느린 테스트에도 사용할 수 있습니다.

하단 그림은 열가소성 탄성체에 대한 피로 연구 결과를 나타냅니다. 이 곡선은 강도 대 주기 수에 대한 “S-N 곡선”이라고도 합니다. 이는 재료 또는 구성 요소의 주기적인 하중 수명을 하나의 하중 수준 함수로 설명하고 특성화하는 일반적인 플롯입니다. 이 결과는 응력이 감소할 경우 시료 파괴에 이르기 위해 더 많은 주기가 필요함을 나타냅니다. 이 테스트는 DMA 3200이 높은 가속도 및 내구성 특성을 활용하여 고주기 테스트에 사용되는 방식을 보여줍니다.

측정 예:

• 탄성 계수(E)
• 강성(K)
• 항복 강도
• 인장 강도
• 파단 연신율
• 피로 강도

강도 연구 예:

• 가속된 수명 테스트
• SN 곡선 결정
• 기계적 노후화
• 크리프 및 복원
• 응력 완화
• 인장 테스트