Compressietesten uitgelegd:definitie, doel, toepassingen en methodologie

Compressietesten zijn een veelgebruikte mechanische test die waardevolle inzichten biedt in het gedrag van materialen wanneer ze worden blootgesteld aan drukbelastingen. De test is essentieel bij het selecteren van het juiste materiaal voor verschillende toepassingen in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector en de bouw. Dit artikel gaat in op de definitie, het doel, de toepassingen en hoe compressietests werken, evenals de stappen die betrokken zijn bij het uitvoeren van een compressietest.

Wat is een compressietest?

Een compressietest is een mechanische test die wordt gebruikt om het gedrag van materialen te bepalen bij blootstelling aan drukbelastingen. De gegevens verzameld uit compressietests geven nuttige inzichten in de mechanische eigenschappen van verschillende materialen, die van onschatbare waarde zijn bij het selecteren van het juiste materiaal voor verschillende toepassingen, vooral in de bouw- en technische industrie.

Hoe werkt compressietesten?

Bij een compressietest wordt een monster van het materiaal tussen twee platen of kaken van een testmachine geplaatst. Dit kan in de vorm zijn van een universele testmachine, waarbij een loadcel de uitgeoefende kracht meet. Er wordt een drukkracht op het monster uitgeoefend totdat het een specifieke vervorming bereikt of totdat het breekt. Er kunnen aanvullende apparaten zoals een deflectometer of een extensometer worden gebruikt om de doorbuiging of drukspanning van het monster te meten.

Een illustratie van een compressiesettest.

Wat is het doel van compressietests?

Het doel van compressietests is om het gedrag of de reactie van een materiaal op een drukbelasting vast te stellen door het meten van belangrijke parameters zoals rek, spanning en vervorming. Met compressietests kunnen onder meer de druksterkte, het maximale draagvermogen, de vloeigrens, de elastische modulus en de elastische limiet van een materiaal worden bepaald. 

Zodra deze verschillende factoren en de waarden die bij een bepaald materiaal horen, worden begrepen, is het mogelijk om te beoordelen of het materiaal al dan niet geschikt is voor een bepaalde toepassing of dat het onder de gegeven spanningen zal bezwijken.

Wanneer worden compressietests gebruikt?

Compressietests worden gebruikt om aan te tonen hoe een materiaal op compressie zal reageren. Ze kunnen worden gebruikt om het plastische vloeigedrag en de ductiele breukgrenzen van een materiaal te beoordelen. Ze bepalen ook hoe een materiaal reageert op verpletterende belastingen. Compressietests zijn van cruciaal belang voor het beoordelen van de elastische en compressieve breukeigenschappen van brosse of lage ductiliteitsmaterialen.

De elasticiteitsmodulus, het drukvloeipunt, de proportionele limiet, de druksterkte en de maximale druksterkte kunnen allemaal worden bepaald door compressie-experimenten. Deze kenmerken spelen een sleutelrol bij het uitzoeken of een materiaal geschikt is voor een bepaalde toepassing of zal bezwijken onder een bepaalde reeks spanningen.

Waar worden compressietests toegepast?

Er zijn verschillende industrieën waarin compressietests worden gebruikt. Enkele van de belangrijkste industrieën worden hieronder vermeld:

1. Lucht- en ruimtevaart- en automobielindustrie

Compressietests zijn een essentieel onderdeel van de lucht- en ruimtevaart- en auto-industrie. Ze worden gebruikt om de druksterkte te meten van materialen die worden gebruikt in motoronderdelen, structurele componenten en andere kritische onderdelen. In de lucht- en ruimtevaartindustrie worden compressietests bijvoorbeeld gebruikt om de sterkte te testen van materialen die worden gebruikt bij de vervaardiging van vliegtuigvleugels, rompen en motoronderdelen. In de auto-industrie worden compressietests gebruikt om de sterkte te testen van materialen die worden gebruikt bij de productie van motorblokken, krukassen, veren en andere componenten.

2. Bouwsector

In de bouwsector worden compressietests gebruikt om de druksterkte van beton, cement en andere bouwmaterialen te bepalen. Deze tests zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de bouwmaterialen voldoen aan de vereiste sterktenormen en bestand zijn tegen het gewicht en de druk van de constructie. Compressietests worden ook gebruikt om de drukprestaties van dakpanelen, isolatieplaten en plaatmaterialen voor de bouw te meten en om inkepingstests uit te voeren voor gipsplaat, pijpleidingen en spuitbeton.

3. Cosmetica-industrie

Compressietests vormen een belangrijk onderdeel van de cosmetica-industrie en worden op de volgende manieren gebruikt:

• Sprays en doseerpompen worden getest op aandrijfkracht.
• Tests op breuksterkte van lippenstift, lippenbalsem en eyeliner.
• De sterkte van oogschaduw en poeder compacteert wanneer het wordt gecomprimeerd.
• Het meten van de kracht die nodig is om crèmes en lotions uit flessen en zakjes te verdelen.

4. Elektrische en elektronische industrie

In de elektrische en elektronische industrie worden compressietests gebruikt om de druksterkte van isolatoren, connectoren, LCD-schermen, toetsenborden en andere componenten te testen. Deze tests zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de componenten de druk en het gewicht van andere componenten en apparaten kunnen weerstaan zonder na verloop van tijd te breken of te verslechteren.

5. Industrie voor medische apparatuur

De medische industrie is een andere industrie die veel toepassingen kent voor compressietests. Enkele hiervan zijn:

• De driepuntsbuigtest voor naalden.
• Actuatorkrachttests van afgemeten dosis-inhalatoren en pen-injectoren.
• Scalpel- en naaldscherpte, inbreng- en penetratiekracht testen.
• Activering van de spuitzuiger en evaluatie van de "reiskracht".

6. Verpakkingsindustrie

In de verpakkingsindustrie worden compressietests gebruikt om de druksterkte van karton, karton en andere verpakkingsmaterialen te testen. Deze tests zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de verpakking bestand is tegen het gewicht en de druk van de producten erin, zonder te breken of te scheuren.

7. Papier- en kartonindustrie

In de papier- en kartonindustrie worden compressietests uitgevoerd om de druksterkte van karton te testen.

8. Kunststof-, rubber- en elastomerenindustrie

Compressietests in de rubber-, plastic- en elastomeerindustrie omvatten voornamelijk de identificatie van de compressie-eigenschappen van een polymeer onder belasting.

9. Veiligheids-, gezondheids-, fitness- en vrijetijdsindustrie

Enkele toepassingen van compressietests in de veiligheids-, gezondheids-, fitness- en vrijetijdsindustrie zijn:

• Het testen van de effectiviteit van tennis-, golf- en cricketballen.
• Compressietest van veiligheidsharnas voor autostoeltjes.

Hoe voer ik een compressietest uit?

Compressietests werken door een materiaal aan een drukkracht te onderwerpen totdat het een gespecificeerde vervorming of breuk bereikt. Het proces omvat doorgaans de volgende stappen:

• Voorbereiding van het monster:Een monster van het te testen materiaal wordt geselecteerd en voorbereid volgens de teststandaard. Het monster kan een cilindrische of kubusvormige vorm hebben, afhankelijk van de vereisten van de test.
• Montage van het monster:Het monster wordt tussen twee platen of kaken van een testmachine gemonteerd. De machine kan hydraulische, pneumatische of mechanische kracht gebruiken om belasting op het monster uit te oefenen.
• Toepassing van kracht:Er wordt met een constante snelheid een drukkracht op het monster uitgeoefend totdat het een gespecificeerde vervorming of breuk bereikt. Tijdens de test worden de uitgeoefende kracht en de daaruit voortvloeiende vervorming gemeten en vastgelegd.
• Analyse van de resultaten:de tijdens de test verzamelde gegevens worden gebruikt om verschillende eigenschappen van het materiaal te berekenen, waaronder druksterkte, elastische modulus en vervormingseigenschappen.

Een illustratie van een drukspanningstest.

Wat is compressietestapparatuur?

Voor compressietests worden testapparaten met universele compatibiliteit gebruikt. Met krachtcapaciteiten variërend van 0,02 N tot 2.000 kN worden deze apparaten doorgaans in een breed scala aan maten aangeboden. Een universele testmachine moet zijn uitgerust met extensometers, toepassingsspecifieke platen en testsoftware. Eén enkele machine kan worden aangepast om elk materiaal binnen zijn krachtbereik te testen door eenvoudigweg de opspaninrichting te veranderen, afhankelijk van het type materiaal dat wordt getest.

Bij een compressietest wordt een monster van het materiaal ingeklemd tussen twee platen of kaken van een compressietestmachine en samengedrukt tot een vooraf bepaalde vervorming of totdat het barst.

Wat zijn de gebruikelijke resultaten van compressietests

De resultaten van compressietests variëren van materiaal tot materiaal, en ook vanwege de gewenste eigenschappen waarvoor de gebruiker test.

Wat zijn de soorten compressietests?

De verschillende soorten compressietests worden hieronder opgesomd en besproken:

1. Uniaxiale compressietest

Uniaxiale compressietests zijn het meest voorkomende en fundamentele type compressietest. Het gaat om het uitoefenen van een drukbelasting op een proefstuk in een enkele as, meestal tussen twee vlakke platen in een universele testmachine. Deze test wordt gebruikt om de druksterkte, elasticiteitsmodulus, vloeigrens en vervormingsgedrag van een grote verscheidenheid aan materialen te evalueren.

Uniaxiale tests zijn bijzonder geschikt voor materialen zoals metalen, kunststoffen, keramiek, beton en composieten. Monsters hebben doorgaans een cilindrische of kubusvormige vorm en de test wordt uitgevoerd met een gecontroleerde vervormingssnelheid totdat bezwijken of een bepaalde spanning wordt bereikt.

2. Lentetesten

Verentesten zijn een methode voor het testen van drukveren om hun prestatiekenmerken te meten. Een veer wordt in een compressietestmachine geplaatst en samengedrukt totdat alle spoelen elkaar raken, waarna de machine de volgende kenmerken bepaalt:

• Vaste hoogte:De hoogte van de veer wanneer deze volledig is samengedrukt.
• Maximale belasting:de hoeveelheid kracht die nodig is om de veer volledig samen te drukken.
• Vrije lengte:de lengte van de veer zonder belasting.
• Veerconstante:de hoeveelheid kracht die nodig is om de veer over een bepaalde afstand samen te drukken.

3. Bovenbelasting/Crush

Topload-tests worden uitgevoerd door een neerwaartse kracht op een monster uit te oefenen om te meten in hoeverre het bestand is tegen verbrijzeling. Dit kan worden uitgevoerd op elk type monster, maar wordt vaak gebruikt in de verpakkingsindustrie om de drukvastheid van containers zoals plastic flessen, dozen en potten te testen.

Wat zijn de compressietestnormen?

Er zijn veel industriestandaarden voor compressietests, onderhouden door verschillende organisaties, zoals:

Metalen

ASTM E9-89a – Standaard testmethoden voor compressietesten van metalen materialen bij kamertemperatuur

Omvat apparaten, monsters en procedures voor compressietests onder axiale belasting van metalen materialen bij kamertemperatuur. 

Kunststoffen

ISO 844:2021 – Stijve cellulaire kunststoffen – Bepaling van compressie-eigenschappen

Specificeert methoden voor het bepalen van de druksterkte, spanning bij 10% relatieve vervorming en drukmodulus van stijve cellulaire kunststoffen. 

ISO 15527:2007 – Kunststoffen – Onder druk gegoten polyethyleenplaten (PE-UHMW, PE-HD) – Eisen en testmethoden

Specificeert eisen en testmethoden voor massieve vlakke persgegoten polyethyleenplaten zonder vulstoffen of versterkingsmaterialen. 

ASTM D6713-01 – Standaardspecificatie voor geëxtrudeerde en onder druk gegoten vormen gemaakt van poly(vinylideenfluoride) (PVDF)

Omvat vereisten en testmethoden voor geëxtrudeerde en geperste vormen gemaakt van PVDF. 

Rubber en elastomeren

ISO 7743:2008 – Rubber, gevulkaniseerd of thermoplastisch – Bepaling van druk-rekeigenschappen

Specificeert methoden voor het bepalen van de druk-rek-eigenschappen van gevulkaniseerd of thermoplastisch rubber met behulp van een standaard proefstuk. 

ASTM D575 – Standaardtestmethoden voor rubbereigenschappen bij compressie

Bepaalt de compressie-afbuigingseigenschappen van rubberverbindingen. 

admet.com

ASTM C864-05 – Standaardspecificatie voor dichte elastomere compressieafdichtingspakkingen, instelblokken en afstandhouders

Omvat voorgevormde dichte elastomere compressiepakkingen en accessoires voor gebruik bij afdichtings- en beglazingstoepassingen. 

Papier en karton

ISO 9895:1989 – Papier en karton – Druksterkte – Korte overspanningstest

Specificeert een methode voor het bepalen van de druksterkte in de machine en de dwarsrichtingen van papier en karton met behulp van een compressietester met korte overspanning. 

Bouwmaterialen

BS EN 12365-2:2003 – Bouwbeslag – Pakkingen en tochtstrips voor deuren, ramen, luiken en vliesgevels – Deel 2:Testmethoden voor lineaire compressiekracht

Specificeert testmethoden voor het bepalen van de lineaire compressiekracht van pakkingen en tochtstrips die worden gebruikt in bouwbeslag.

Wat zijn de voordelen van een compressietest?

Er zijn talloze voordelen verbonden aan compressietests, waaronder:

• Het is over het algemeen kosteneffectief in vergelijking met andere soorten testen.
• Het kan op een grote verscheidenheid aan materialen worden uitgevoerd.
• Het is een beproefde techniek die betrouwbare resultaten kan opleveren als deze correct wordt uitgevoerd.

Wat zijn de beperkingen van een compressietest?

Er zijn enkele beperkingen aan compressietests, waaronder:

• Geeft alleen informatie over de druksterkte van een materiaal en gerelateerde eigenschappen, zoals elasticiteitsmodulus en vloeigrens.
• Het kan tijdrovend zijn.
• Het testen van monsters moet op een zeer specifieke manier worden voorbereid, wat kostbaar kan zijn en de nauwkeurigheid van de resultaten kan beïnvloeden.
• De nauwkeurigheid van de resultaten kan worden beïnvloed door omgevingsfactoren, zoals temperatuur, maar ook door bedieningsfouten, zoals het verkeerd plaatsen van het monster.

Zijn compressietests nauwkeurig?

Ja, compressietests kunnen uiterst nauwkeurig zijn, zolang er gebruik wordt gemaakt van hoogwaardige machines en testprocedures. Er zijn echter verschillende factoren die de nauwkeurigheid van tests kunnen verminderen, zoals inconsistente testopstellingen, machines van lage kwaliteit of onjuist gekalibreerde machines. Door deze factoren te verzachten, is het mogelijk om een zeer hoge nauwkeurigheid te bereiken met compressietests.

Wat is het verschil tussen spanningstesten en compressietesten?

Het verschil tussen trekproeven en drukproeven is dat bij trekproeven een trekspanning of trekkracht wordt uitgeoefend. Bij compressietests wordt daarentegen een drukspanning of duwkracht uitgeoefend.

Samenvatting

In dit artikel werden compressietests gepresenteerd, uitgelegd wat ze zijn en hun doel en typen besproken. Neem voor meer informatie over compressietests contact op met een vertegenwoordiger van Xometry.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen en andere diensten met toegevoegde waarde voor al uw prototyping- en productiebehoeften. Bezoek onze website voor meer informatie of vraag een gratis en vrijblijvende offerte aan.

Disclaimer

De inhoud die op deze webpagina verschijnt, is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele verklaring of garantie van welke aard dan ook, expliciet of impliciet, met betrekking tot de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en soorten materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat externe leveranciers of fabrikanten via het netwerk van Xometry zullen leveren. Kopers die offertes voor onderdelen zoeken, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke vereisten voor die onderdelen. Raadpleeg onze algemene voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is afgestudeerd aan de B.Eng Honours in Werktuigbouwkunde en heeft meer dan twintig jaar ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke functies bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep inzicht ontwikkelde in technische processen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements