了解强度测试：测量关键材料和零件的极限

材料强度和表面光洁度测试检查关键产品中使用的关键部件的限制。以下是您在评估材料强度和结构的界限时需要了解的信息，这对许多产品的完整性非常重要。

如果您在打开一罐泡菜时曾寻求帮助，那么装瓶公司很可能从未与马克弗里德曼交谈过。上周你撕开的薯片袋也是如此，当接缝从中间裂开时，却看到它们飞到整个休息室。或者你需要的阿司匹林，它的瓶子上标有一种儿童安全帽，更准确地说，它被称为人类安全帽。

Fridman 是纽约 Copiague 的 Mark-10 Corp. 的总裁。他有一份有趣的工作。他的公司制造测试设备，试图撕开、刺破、剥离、压碎和以其他方式破坏各种制成品。其中许多是如上所述的消费品。但 Fridman 和 Mark-10 团队对于产品安全至关重要的汽车、航空航天和医疗行业尤为重要。

强有力的决定

这不仅仅是关于破坏。 Mark-10 设备可以测量安全带释放力、弹簧弹性、驱动接骨螺钉所需的扭矩以及无数其他类似应用。
 

“这些和其他制造对象的可用性、可靠性和耐用性可以通过力或扭矩值来量化，”弗里德曼说。 “因此，无论是医疗设备还是包装材料还是航空航天部件，我们每天使用的许多东西都必须经过这种物理测试，以确保它们符合客户的质量标准。”

通常，测试发生在制造这些对象的设施中，并且通常在生产线本身上进行。 Mark-10 提供的机械强度测试组件包括：

• 测力计用于在测试应用中捕捉拉力和压缩力（拉力和推力）——许多机械车间都熟悉的哑铃形测试试样会在这种设备上被拉开。
• 扭矩计可测量顺时针或逆时针方向的力，例如施加在螺纹紧固件、旋钮和刻度盘或刚才提到的泡菜罐盖上的力。
• 摩擦系数 (COF) 测量仪测量将“雪橇”（一个小金属垫）拖过目标材料时产生的静力和动力。
• 电线拉力测试仪用于测量压接电气端子、管端子和电线连接器的拉断力。

其中许多有手持和台式版本，通常与手动或电动测试台、各种夹具和附件以及用于整理和分析测试结果的软件结合使用。

“我们的许多客户，特别是当您谈论航空航天、汽车和医疗产品时，必须满足某些 ISO、SAE 或 ASTM 标准，”弗里德曼说。 “还有一些特定行业的标准，以及制造商内部开发的标准，以确保他们的产品不会在该领域失败。例如，一家提供装配服务的机械厂可能会购买我们的一个装置来检查杠杆上的弹簧张力或关门所需的力。测试非常针对特定用途，应用程序几乎数不胜数。”

工程表面

Pat Nugent 也对产品质量感兴趣，尽管其方式为大多数机械厂所熟知。作为位于罗德岛普罗维登斯的 Mahr Inc. 的产品管理副总裁，他负责公司的各种计量设备，包括用于测量表面粗糙度、圆度和形状的设备。他解释说，用于量化第一个粗糙度的设备是几十年前开发的，当时机械加工仍然通过凸轮和手摇曲柄进行。此外，那些古老的方法仍然影响着今天使用的粗糙度标准。

“第一台轮廓仪与老式电唱机并没有什么不同，只是指针上下移动而不是左右移动，”纽金特说。 “这些早期的模拟设备使用称为 Rq 的数学计算（一种均方根平均）来确定表面粗糙度。今天，大多数商店——至少是美国的商店——都更熟悉 Ra，即平均粗糙度。”

Nugent 补充说，在世界其他地区，通常使用 Rz 标准，这是五个连续采样长度之间的平均峰谷差。然而，他很快指出，存在大约一百种表面测量参数和标准，制造商经常对使用哪一个以及为什么使用感到困惑。

“随着行业进入数字时代并且测量设备变得更加强大，人们想出了如何收集各种表面轮廓并使用它们来量化零件质量，”他说。 “想想发动机气缸上的孔。制造商通常会对表面进行粗加工，然后再进行精磨或磨削操作，这会敲掉峰顶但留下谷底。如果他们能够足够精确地测量并控制这些过程，就可以创造出一种具有最佳磨损和润滑特性的工程表面。”

粗糙度和波纹度

所有这些复杂性背后的好消息是，像 Mahr 提供的现代测量设备可以轻松地在图纸上的任何表面粗糙度标准之间切换。他们还能够测量波纹度，这与粗糙度密切相关。

纽金特说：“我告诉人们想象一张木桌，上面放着重物。中间的弓可以认为是波纹，而你用指甲能感觉到的纹理是它的表面粗糙度。”

重要的是要认识到表面粗糙度和波纹度是二维测量值。使用许多 Mahr 产品中的先进光学元件进行一系列此类测量，可以获得加工、铸造、成型或印刷物体的详细 3D 视图。

这可以追溯到纽金特之前所说的工程表面——在微观层面测量和控制制造过程的能力可以极大地改善成品的行为，带来机会，例如改善骨科植入物的骨整合，以及创造更接近于模仿有机世界中的表面。

您在测量材料强度时遇到了哪些障碍？你是如何克服它们的？您可以分享哪些技巧？