Kraftmessdosen für Stresstests
Belastungstests mit Kraftmessdosen sind ein fester Bestandteil der Forschungs-, Konstruktions- und Herstellungsprozesse für verschiedene Produkte und Komponenten. Sie helfen sicherzustellen, dass Material, Ausrüstung und Endprodukte den Belastungen standhalten, denen sie bei regelmäßigem Gebrauch ausgesetzt sind.
Bei der Spannungsprüfung mit Kraftmessdosen wird eine bekannte Kraft auf eine Probe ausgeübt und die daraus resultierende Dehnung gemessen. Die Dehnung wird dann zur Berechnung der Spannung verwendet, die die Kraft pro Flächeneinheit misst.
Bei der zerstörenden Spannungsprüfung wird die Probe bis zum Bruch belastet. Die Bruchlast wird dann zur Berechnung der Höchstzugkraft (UTS) des Materials verwendet. Bei der zerstörungsfreien Prüfung wird die Probe bis zu einem bestimmten Spannungsniveau belastet und dann entlastet. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve wird dann aufgezeichnet, um den Elastizitätsmodul und die Streckgrenze des Werkstoffs zu bestimmen.
Die Auswahl der richtigen Wägezelle für ein Belastungstestprotokoll ist wichtig. Eine detaillierte Überprüfung der Leistungsspezifikationen des Sensors ist der erste Schritt. Berücksichtigen Sie die Qualität des Kraftaufnehmers sowie die für die Prüfvorrichtung und die Dehnungsmessstreifen verwendeten Materialien.
Bei der Entwicklung und Herstellung von Wägezellen spielen die Materialzusammensetzung und die Verarbeitungsqualität eine entscheidende Rolle für die Qualität, die Genauigkeit und die Gesamtlebensdauer einer Wägezelle. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Tests lange Belastungszyklen beinhalten. Die Wägezellen von Interface sind für eine optimale Ermüdungslebensdauer ausgelegt.
Gebaut für Stress
Bei der Suche nach einer Wägezelle, die über lange Zeiträume hinweg eingesetzt werden soll, ist es wichtig, den Unterschied zwischen Sensoren, die für Belastungen ausgelegt sind, und solchen, die dies nicht sind, zu kennen. In der Materialwissenschaft ist die S-N-Kurve ein bekanntes Werkzeug. Sie ist eine grafische Darstellung der Anzahl der Lastzyklen, die erforderlich sind, um eine Probe im Bereich der zyklischen Spitzenspannung zu brechen. Die S-N-Kurven für die in Interface-Kraftmessdosen verwendeten hochwertigen Materialien bestimmen das Spannungsniveau.
Die am häufigsten gewählten Wägezellen für Prüfungen auf hohem Belastungsniveau werden als ermüdungsbeständig bezeichnet. Ermüdungsgeprüfte Wägezellen sind speziell für die Lebensdauer von Bauteilen und für Ermüdungsprüfmaschinen konzipiert, bei denen hohe zyklische Belastungen auftreten. Diese Qualitäts-Kraftmessdosen widerstehen äußeren Biege- und Seitenbelastungskräften.
Die nachstehende Tabelle enthält eine Vergleichstabelle der Wägezellenbelastung und des Sicherheitsfaktors, die zeigt, wie die Wägezellen von Interface, einschließlich unserer 1000 Fatigue-Rated Universal LowProfile® Wägezelle und 1000 High Capacity Fatigue-Rated Universal LowProfile® Wägezelle, im Vergleich zu generischen Wägezellen der Konkurrenz abschneiden.
Diese Tabelle vergleicht die tatsächlichen Dehnungswerte in den LowProfile-Kraftmessdosen von Interface mit denen allgemeiner Kraftmessdosen. Die Sicherheitsfaktoren sind ein Mittel zur Veranschaulichung der Vorzüge der verschiedenen Konstruktionen. Der Wert von Wägezellen mit Ermüdungsbewertung für Ermüdungsanwendungen ist aus den Sicherheitsfaktoren ersichtlich. Es wird auch deutlich, dass Interface-Kraftmessdosen mit einem Ausgang von 4 mV/V niedrigere Spannungswerte und damit eine höhere Ermüdungsbeständigkeit aufweisen als andere Zellen, obwohl ihr Ausgang nur 3 mV/V oder weniger beträgt.
Geringere Belastung durch Benutzergrenzwerte
Beachten Sie, dass die Tests im Sicherheitsfaktorvergleich auf vollständig umgekehrten Lastzyklen basieren. Diese Art von Belastungszyklen ist wesentlich strenger als die einseitige Belastung, die die häufigere Anwendung von Wägezellen ist. Angenommen, eine Ermüdungswägezelle wird wiederholt nur in einer Richtung belastet. In diesem Fall sagt das Goodman-Gesetz voraus, dass sie bis zu 133 % der bidirektionalen Ermüdungskapazität belastet werden kann, ohne dass sich ihre Ermüdungsleistung verschlechtert. Umgekehrt ist eine unidirektionale Belastung bis zur Nennkapazität einer Ermüdungszelle viel weniger belastend für die Zelle als eine bidirektionale. Man kann davon ausgehen, dass die Ermüdungslebensdauer weit über die Anzahl der Zyklen hinausgeht, die in einem Verifikationsprüfprogramm vernünftigerweise und wirtschaftlich angewandt werden könnten. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in Interface’s Load Cell Field Guide unter Ermüdungstheorie.