什么是扭转试验？
扭转的最简单形式为扭曲作用。很多日常材料、组件、装配件和各种行业中使用的最终用户产品的主要设计目的是支持这一移动方向。产品包括螺钉、弹簧、注射器组件、金属丝、管道等。
在材料测试领域，我们使用扭转试验机来模拟这种扭转运动，并帮助制造商测定重要的材料属性，包括：
最大扭矩
试样失效前可施加的最大扭矩（扭转力）值。例如，一旦发现螺钉或螺栓上达到最大扭矩，就可以计算安全系数，并将其纳入该产品的扭矩强度规范中。
抗扭强度
试样的极限强度以及承受扭转载荷的试样在失效前能够承受的最大扭转应力。
扭转剪切应力
由于扭转运动而作用在试样横截面上的剪切应力。扭转载荷在试样横截面上产生不均匀的应力分布，范围从中心的零到试样边缘的最大扭转剪切应力。
剪切弹性模量
弹性剪切刚度定义为剪切应力与剪切应变之比。当比较同样的产品时，材料的弹性模量越高，刚度越大。结构的刚度或刚性越大，导致变形所需的力就越大。
试样的断裂角
断裂角提供了材料在承受扭矩时的延展性度量。例如，根据ASTM F543-13，具有较大断裂角的医用骨螺钉可以向外科医生提供早期触觉警告，提示正达到其最大抗扭强度。
根据您的扭转试验应用，可以设置扭转试验机，使其在材料试样上运行至失效点，或根据定义的扭矩和持续时间运行。它们也可以在成品组件（例如药物笔式注射器或压旋盖）上运行，以确定装置能否正常工作。
扭转试验机应用
骨钉的扭转试验
使用zwickiLine扭转试验机
笔式注射器的扭转试验
使用zwickiLine扭转试验机进行功能试验
压旋盖的扭转试验
对压旋盖进行功能试验，以测定拧紧和释放扭矩以及压旋盖的自由移动，同时考虑螺距。
ZwickRoell扭转试验设备
我们的扭转试验机和扭转驱动可执行广泛的扭转试验，并可根据您的具体应用进行调整。
TorsionLine
该扭转试验机配备水平扭转轴，采用免维护AC伺服驱动，单轴扭转试验的扭矩范围从20 Nm到500 Nm或1000 Nm到2000 Nm。
zwickiLine
配备2 Nm或20 Nm扭转驱动，用于轴向试验和轴向扭转试验（结合扭转的拉伸或压缩试验），试验载荷最高5 kN
AllroundLine
台式或落地式试验机，配备200 Nm或2000 Nm扭转驱动，用于轴向试验和轴向扭转试验（结合扭转的拉伸或压缩试验），试验载荷最高250 kN
扭转驱动
模块化扭转驱动的扭矩从2 Nm到2000 Nm，可轻松改造您现有的zwickiLine或AllroundLine材料试验机。
扭转驱动
由于采用模块化设计，因此可以随时将扭转驱动改造到现有试验机上
模块化设计允许使用ZwickRoell标准产品系列中的诸多部件，包括试样夹具、试验工具、环境试验箱等
使用我们的testXpert测试软件在标准PC上进行操作（无需额外接口卡）
高分辨率的旋转角度和行程测量，可实现最大重复精度
操作简单，使用方便，实现最大灵活性
两个试验轴同步
配备扭转驱动的zwickiLine材料试验机
单轴和双轴试验（结合扭转的拉伸或压缩试验）
与我们的很多标准化部件无缝集成（试样夹具、试验工具、环境试验箱等）
使用我们的testXpert测试软件在标准PC上进行操作（无需额外接口卡）
高分辨率的旋转角度和行程测量，可实现最大重复精度
操作简单，使用方便，实现最大灵活性
两个试验轴同步
配备扭转驱动的AllroundLine材料试验机
提供台式或落地式试验机
轴向试验和双轴试验（结合扭转的拉伸或压缩试验）
驱动安装在上横梁或移动横梁上
扭矩传感器与力传感器结合使用（如果需要）
与我们的很多标准化部件无缝集成（试样夹具、试验工具、环境试验箱等）
使用我们的testXpert测试软件在标准PC上进行操作（无需额外接口卡）
高分辨率的旋转角度和行程测量，可实现最大重复精度
操作简单，使用方便，实现最大灵活性
两个试验轴同步
testXpert II测试软件
用于轴向试验和轴向扭转试验的ZwickRoell扭转试验机可与我们的试验工具和附件、testXpert 测试软件以及testControl测量和控制电子系统无缝交互。
testXpert III配备了一个符合标准的专家版测试程序（预先配置以用于多个试验轴测试），还包括使用简单功能块即可对测试序列进行自由编程的图形化流程编辑器。
扭转试验机如何工作？
材料试验机配有扭转驱动，扭转驱动操作并控制旋转运动的扭矩和速度。您可以根据试验需要，使用这些扭转试验机来执行单轴和多轴载荷试验（结合扭转的拉伸或压缩试验）。
要运行试验，需将试样放在扭转试验机的夹具中，并将试样的一端绕长轴扭转规定的圈数、规定的时间或者直至失效，具体取决于您的应用和试验目的。
施加在试样上的扭矩或扭转力会导致试样扭转，从而导致应力分布在试样横截面上（剪切应力）。这与拉伸或压缩载荷不同，其在试样的横截面上产生均匀的应力。
扭转试验的通用标准
ASTM A938-18 – 金属丝扭转试验的标准试验方法
以规定速度扭曲金属丝，测定至断裂的总圈数。如果圈数合适，则认为试样通过了测试。
ASTM F543-13 – 金属医用骨螺钉的标准规格和试验方法
本标准适用于植入骨内的金属骨螺钉。测试抗扭强度的目的是为了确保螺钉在插入或取出时不断裂。测量的属性包括标准条件下的扭转屈服强度、最大扭矩和断裂角。
ISO 7800 – 金属材料 – 金属丝 – 简单扭转试验
用于测定直径或特征尺寸从0.1 mm至14 mm的金属丝在单向简单扭转期间承受塑性变形的能力。试样断裂或达到规定圈数后，试验停止。
ISO 7206-8 – 外科植入物 - 部分及全部使用髋关节假体 - 第8部分：对干股骨部件施加扭转载荷测定其持久性
股骨部件在其准备就绪的条件下进行测试，按照标准规定，在规定的循环次数和试验载荷下不会断裂。
技术数据
扭转试验机比较 |
| TorsionLine 20/200/500 | TorsionLine 1000/2000 | zwickiLine | AllroundLine | AllroundLine |
型号 | 立式试验机 | 立式试验机 | 台式试验机 | 台式试验机 | 立式试验机 |
试验类型 | 扭转试验 | 扭转试验 | 拉伸-压缩-扭转 | 拉伸-压缩-扭转 | 拉伸-压缩-扭转 |
试验轴 | 水平 | 水平 | 垂直 | 垂直 | 垂直 |
最大轴向力 | - | - | 2.5 kN
5 kN | 50 kN | 250 kN |
扭转驱动 | 20 Nm 200 Nm 500 Nm | 1000 Nm 2000 Nm | 2 Nm 20 Nm | 2 Nm 20 Nm 100 Nm 200 Nm | 200 Nm 2000 Nm |
扭转驱动可以改造 | - | - | ✓ | ✓ | ✓ |
应用 | 塑料 金属材料 骨钉 紧固系统 螺钉 复合材料 凸轮轴 电机轴承 | 塑料 金属材料 医疗技术产品 紧固系统 复合材料 万向轴 电机轴承 凸轮轴 | 笔式注射器 鲁尔锁连接器 压旋盖 支架组件 | 万向节盘 减震器 脚部假体 导管连接 瓶阀 | 离合器片 减震器 复合材料 |
技术概览
带法兰连接的扭转驱动
订货号 | 1020233 | 1023835 |
|
标称扭矩Mnom | 2 | 20 | Nm |
许用轴向力 | 2.5 | 5 | kN |
驱动 |
旋转速度 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | 0.01 ...20 | 0.01 ...801 0.01 ...202 rpm |
齿节圆连接法兰直径Ø | 40/75 | 40/75 | mm |
功耗 | 0.5 | 0.8 | kVA |
电源规格 | 230 V AC，50/60 Hz，1Ph/PE/N | 230 V AC，50/60 Hz，1Ph/PE/N |
|
1、最大速度只能与安全装置结合使用
2、无安全装置时运行减速
AllroundLine的扭转驱动（台式试验机）
订货号 | 1020233 | 1023835 | 1027734 | 1027737 | 3005980 |
|
标称扭矩Mnom | 2 | 20 | 100 | 200 | 200 | Nm |
许用轴向力 | 2.5 | 5 | 5 | 50 | 50 | kN |
驱动 |
旋转速度 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | 0.01 ...20 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | 0.002 ...20 | 0.002 ...601 0.002 ...202 | 0.002 ...20、0.005 ...501 0.005 ...202rpm |
齿节圆连接法兰直径Ø | 40/75 | 40/75 | 75 | 75/115 | 75/115 | mm |
电源规格 | 230 V AC，50/60 Hz，1Ph/PE/N | 230 V AC，50/60 Hz，1Ph/PE/N | 230 V AC，50/60 Hz，1Ph/PE/N | 230 V AC，50/60 Hz，1Ph/PE/N | 400 V AC，50/60 Hz，3Ph/PE/N |
|
功耗 | 0.5 | 0.8 | 2.3 | 2.3 | 5 | kVA |
1、最大速度只能与安全装置结合使用
2、无安全装置时运行减速
AllroundLine的扭转驱动（落地式试验机）
最大试验扭矩[Nm] | Fmax[kN] | 驱动 | 功耗[kVA] | 电气连接值 | 订货号 |
旋转速度[r.p.m] |
200 | 250 | 0.001 ...10 | 2.2 |
| 1024998 |
2000 | 250 | 0.001 ...10 | 5 | 400 V AC 50/60 Hz 3Ph/PE/N | 1025005 |
TorsionLine 20 Nm /200 Nm/500 Nm
型号 | TL 020 | TL 200 | TL 500 |
|
订货号 | 1026875 | 1026878 | 1026879 |
|
试验机机架 |
转矩（左/右） | 20 | 200 | 500 | Nm |
含安全装置总高 | 1775 | 1775 | 1775 | mm |
含防护罩总宽 | 1475 | 1475 | 1475 | mm |
总深 | 650 | 650 | 650 | mm |
试验轴高度 | 可调节 | 可调节 | 可调节 |
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安全装置 | 电子互锁 | 电子互锁 | 电子互锁 |
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转矩传感器防转装置 | 手动操作，电子监控 | 手动操作，电子监控 | 手动操作，电子监控 |
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重量（包括电子装置、防护罩、扭矩传感器） | 185 | 188 | 188 | kg |
使用4爪卡盘时夹具间距，最大 | 510 | 510 | 510 | mm |
使用通用法兰（不使用试样夹具）时夹具间距，最大 | 680 | 680 | 680 | mm |
试样/试样夹具的直径，最大 | 200 | 200 | 200 | mm |
外漆 | RAL 7011和RAL 7038 | RAL 7011和RAL 7038 | RAL 7011和RAL 7038 |
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环境温度 | +10至+35 | +10至+35 | +10至+35 | °C |
相对湿度（无冷凝） | 20至90 | 20至90 | 20至90 | % |
噪声级 | 70 | 70 | 70 | dB(A) |
固有扭转刚度 | > 1000 | > 1000 | > 1000 | Nm/° |
试样架移动期间的轴向摩擦力（无扭转载荷），约 | 4 | 4 | 4 | N |
驱动 |
旋转速度 |
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单位为圈 | 0.0005 至 180 | 0.0005至90 | 0.0005至50 | r.p.m |
单位为度 | 0.072至64800 | 0.036至32400 | 0.036至18000 | °/min |
驱动角分辨率 | 3.29 | 1.89 | 0.92 | 弧秒/数字 |
定位重复精度（无反向） |
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