在材料科学与工程领域，低温环境下的力学性能是衡量材料可靠性的关键指标。低温弯折仪作为专业测试材料在低温条件下抗弯曲性能的精密设备，广泛应用于防水材料、塑料、橡胶等行业，为产品研发、质量控制及标准认证提供核心数据支撑。

　　一、定义与核心功能​

　　(一)设备定义​

　　低温弯折仪是一种通过模拟低温环境(通常 - 40℃~30℃)，对材料试件施加规定角度的弯曲载荷，检测其是否出现裂纹、断裂或失效的专用试验设备。其核心功能包括：​

　　1.低温环境模拟：通过制冷系统将试验舱温度控制在目标低温，精度可达 ±0.5℃;​

　　2.弯折性能测试：按标准要求(如 GB/T 12952、ASTM D5944)对试件进行 90° 或 180° 弯曲，观察表面及内部损伤;​

　　3.失效判定：结合目视检查或显微镜观测，判断材料在低温下的脆化温度及抗弯折能力。​

　　(二)技术优势​

　　与常规弯折测试设备相比，低温弯折仪的核心价值在于低温环境与弯曲载荷的精准耦合：​

　　1.普通弯折机仅能在室温下测试，无法评估材料在严寒条件下的性能;​

　　2.低温箱与弯折装置的一体化设计，避免试件转移过程中的温度波动，确保测试数据的可靠性。​

　　二、工作原理与系统构成​

　　(一)核心技术原理​

　　设备通过三大系统协同实现测试功能：​

　　制冷系统​

　　采用压缩机制冷(复叠式或单级制冷)，搭配乙醇或乙二醇低温介质(冰点 - 50℃以下)，通过蒸发器与试验舱热交换，将温度稳定在目标值;​

　　温控系统基于 PID 算法，通过 Pt100 温度传感器实时反馈，实现 ±0.5℃的控温精度(空载)。​

　　弯折执行系统​

　　由伺服电机驱动滚珠丝杆，带动弯折压板以恒定速率(如 50mm/min)下压试件，接触曲率半径符合标准要求(如 Φ20mm、Φ50mm);​

　　位移传感器实时监测弯曲行程，确保达到规定弯曲角度(如 90° 时压板位移对应标准试件厚度的 2 倍)。​

　　数据采集与控制系统​

　　触摸屏人机界面(HMI)支持温度、弯曲速率、曲率半径等参数设定，实时显示试验曲线(温度 - 时间、位移 - 载荷);​

　　具备数据存储功能，可导出测试报告(含温度曲线、失效照片、判定结果)，满足 ISO 17025 实验室认证要求。​

　　三、性能指标​

　　(一)温度控制能力​

　　控温范围：常规机型 - 40℃~30℃，超低温型可达 - 60℃(需定制);​

　　降温速率：从 25℃降至 - 40℃≤60 分钟(空载)，升温速率≤5℃/min;​

　　均匀性：试验舱内温度偏差≤±1℃(稳定后 1 小时测试)。​

　　(二)弯折性能参数​

　　弯曲角度：90°±0.5°、180°±1°(可通过位移传感器精确控制);​

　　加载速率：10~500mm/min 无级可调，分辨率 0.1mm/min;​

　　曲率半径：标配 Φ20mm、Φ50mm 压板，支持定制特殊曲率(如 Φ10mm 用于严苛测试)。​

　　(三)适用试件规格​

　　板材：厚度 1~10mm，宽度 50±1mm，长度 200±1mm(符合 GB/T 12952 标准);​

　　片材：卷材试件需提前裁取，边缘整齐无毛刺，避免应力集中影响测试结果。​

　　四、主要应用领域​

　　(一)防水材料检测​

　　防水卷材：如 SBS 改性沥青卷材、TPO 高分子卷材，按 GB 18242 标准测试 - 25℃下弯折无裂纹，判定耐低温性能等级;​

　　密封胶：硅酮密封胶在 - 40℃弯折后检查粘结面是否开裂，评估严寒地区建筑接缝的防水可靠性。​

　　(二)高分子材料研发​

　　塑料管材：PVC-U 给水管在 - 10℃弯折测试，验证低温环境下的抗冲击性能，避免冬季安装时脆裂;​

　　橡胶制品：O 型密封圈低温弯折试验(如 - 30℃)，检测弹性体结晶硬化程度，确保航空、汽车等领域密封件可靠性。​

　　(三)行业标准测试案例​

　　GB/T 12952《聚氯乙烯防水卷材》：​

　　试件在 - 20℃±2℃下放置 2h，以 R=10mm 曲率弯曲 180°，表面无裂纹为合格;​

　　ASTM D5944《柔性聚合物薄膜低温弯曲性标准试验方法》：​

　　采用阶梯降温法(每次降 5℃)，记录试件出现裂纹的z低温度(脆化温度)，用于包装材料耐低温评估。​

　　五、操作规范与安全须知​

　　(一)测试前准备​

　　1. 试件制备：​

　　按标准裁取试件，边缘用砂纸打磨光滑，避免加工缺陷导致误判;​

　　试件需在目标温度下预处理 2h 以上(确保温度均匀渗透，厚度>5mm 时延长至 4h)。​

　　2. 设备校准：​

　　每周用标准温度计校准试验舱温度(三点法：上、中、下各 1 点)，偏差>±1℃时重新标定;​

　　每月检查弯折压板平行度(使用塞尺，间隙<0.1mm)，确保试件受力均匀。​

　　(二)测试过程控制​

　　1. 温度稳定：​

　　达到设定温度后，需等待温度波动<±0.5℃持续 30 分钟再开始测试，避免温度过冲影响结果;​

　　2. 弯曲操作：​

　　匀速加载至目标角度(如 50mm/min)，加载过程中不得停顿，肉眼观察试件外表面变化，裂纹判定需在自然光下进行(光照强度≥300lux)。​

　　(三)安全与维护​

　　1. 制冷系统保养：​

　　风冷型设备每季度清洁冷凝器灰尘(用压缩空气吹扫)，水冷型每月更换冷却水(去离子水，电导率<10μS/cm);​

　　长期停用前，需将试验舱温度升至室温，运行除霜程序(清除蒸发器结霜，避免制冷剂效率下降)。​

　　2. 安全操作：​

　　接触 - 30℃以下低温时需戴耐低温手套(防护等级 EN 374-1)，防止皮肤冻伤;​

　　设备接地电阻需<4Ω，避免漏电风险，维修时先断电并等待压缩机电容放电(≥5 分钟)。​

　　低温弯折仪作为材料低温韧性测试的核心装备，其技术精度直接影响产品在严寒环境中的应用可靠性。从防水材料的耐候性认证到橡胶制品的研发测试，设备的正确使用与维护是获取有效数据的关键。