ASTM D785 & ISO 2039-1/-2: Stanovení tvrdosti plastů
Normy ASTM D785 a ISO 2039-1/-2 definují stanovení tvrdosti plastů, tvrdých pryžových materiálů a příbuzných elektroizolačních materiálů z plastů pomocí indentoru ve tvaru kuličky. Podle ISO 2039-1 se hodnota tvrdosti určuje metodou vtlačením kuličky. Z naměřené hloubky vtisku se vypočítá plocha povrchu vtisku a následně tvrdost. Normy ASTM D785 a ISO 2039-2 popisují zkoušku tvrdosti vtlačováním na tvrdoměru Rockwell.
Tento způsob se používá k měření tvrdosti v rozsahu makro se silami v rozmezí 49–980,7 N. Jedná se o metodu měření hloubky vtisku. To znamená, že pro stanovení hodnoty tvrdosti zkušebního tělesa se měří skutečná hloubka vtisku vytvořeného indentorem. Jako indentor se používá ocelová kulička, jejíž rozměry se liší v závislosti na metodě Rockwell.
ISO 2039-1: Tvrdost vtlačením kuličky ASTM D785/ISO 2039-2: Tvrdost dle Rockwella Zkušební zařízení Ke stažení Požádat o konzultaci
Provedení zkoušky tvrdosti vtlačováním podle ISO 2039-1
Při stanovení tvrdosti metodou vtlačením kuličky podle normy ISO 2039-1 se celkové zkušební zatížení nechá působit ve dvou fázích. Tím se omezuje vliv drsnosti povrchu vzorku na výsledky (např. rýhy po obrábění) a také chyby měření způsobené vůlemi při měření hloubky vtisku.
Nejprve se indentor přivede do kontaktu se zkoušeným povrchem a aplikuje se předběžné zatížení 9,8 N. Tím se vtlačí do hloubky h0, která určuje referenční rovinu pro následné měření konečné hloubky vtisku (h).
Zkušební zatížení stanovené normou se nechá působit předepsanou dobu, přičemž se měří hloubka vtisku. Zkušební zatížení se volí z hodnot 49 N, 132 N, 358 N nebo 961 N tak, aby hloubka vtisku dosáhla po 30 s působení hodnotu v rozmezí 0,15 až 0,35 mm. Je-li po uplynutí doby zatížení zjištěna hloubka vtisku menší než 0,15 mm nebo větší než 0,35 mm, je nutné velikost zatížení odpovídajícím způsobem upravit – musí se zvýšit nebo snížit.
Na základě zjištěné hloubky vtisku h pak lze vypočítat plochu vtisku. Tato hodnota se použije pro výpočet tvrdosti metodou vtlačení kuličky (HB) podle vzorce definovaného v normě. Zkušební vtisky je nutné nastavit takovým způsobem, aby vzdálenost od okraje vzorku (hrany) a mezi jednotlivými zkušebními vtisky byla dostatečná (v každém případě ne menší než 10 mm).
Větší zkušební zatížení a větší hloubka vtisku umožňují měření na rozsáhlejší zkušební ploše, a tím i průkaznější průměrnou naměřenou hodnotu. Tato metoda je vhodná pro měření jak plněných, tak neplněných plastů.
Vyjádření hodnoty tvrdosti podle ISO 2039-1
Hodnota tvrdosti podle ISO 2039-1 se skládá ze dvou komponent:
- Numerická hodnota tvrdosti
- Dvou velkých písmen HB, které označují tvrdost vtlačením kuličky (H = tvrdost; B = vtlačení kuličky)
Příklad prezentace hodnoty tvrdosti:
- 45 HB: 45 ... hodnota tvrdosti; HB ... tvrdost vtlačením kuličky uváděná v newtonech na milimetr čtvereční (N/mm²)
ASTM D785 & ISO 2039-2: Zkouška tvrdosti dle Rockwella
- Normy ISO 2039-2 a ASTM D785 definují různé Rockwellovy stupnice tvrdosti pro zkoušení plastů.
- Při zkoušce tvrdosti podle Rockwella se celkové zkušební zatížení aplikuje ve dvou krocích. Tím se omezuje vliv drsnosti povrchu vzorku na výsledky (např. rýhy po obrábění) a také chyby měření způsobené vůlemi při měření hloubky vtisku.
- Na rozdíl od metody vtlačením kuličky podle ISO 2039-1, kde se hloubka vtisku měří při zatížení, se při metodě dle Rockwella měří hloubka vtisku při definovaném předběžném zatížení. V závislosti na zvolené Rockwellově stupnici se používají různé typy indentorů.
Průběh zkoušky podle ASTM D785 & ISO 2039-2
Při stanovení tvrdosti plastů podle norem ISO 2039-2 a ASTM D785 se nejprve aplikuje odpovídající předběžné zatížení, které indentor vtlačí do zkoušeného vzorku do hloubky vtisku h0. h0 určuje referenční rovinu pro následné měření konečné hloubky vtisku (h).
Přídavné zkušební zatížení se pak nechá působit po dobu stanovenou dle normy (několik sekund), přičemž indentor pronikne do maximální hloubky h1.
Na konci doby působení se zkušební zatížení opět zmenší, indentor se zvedne nahoru a následuje návrat k témuž předběžnému zatížení. Ve stanovené době se odečte konečný údaj hloubky vtisku odpovídající trvalé deformaci bez elastické deformace při celkovém zatížení. Konečná hloubka se také označuje jako diferenciální hloubka (rozdíl mezi hloubkou vtisku před a po aplikaci přídavného zatížení). Hodnota tvrdosti podle Rockwella (HR) se pak vypočítá podle vzorce uvedeného v normě s ohledem na použitou Rockwellovu stupnici.
Rozdíly mezi zkušebními metodami podle norem ASTM D785 & ISO 2039-2
Metody stanovení tvrdosti plastů uvedené v normách ASTM D785 a ISO 2039-2 se liší průměrem indentoru a velikostí zkušebního zatížení.
Rockwellova stupnice tvrdosti podle ASTM D785:
| ASTM D785: Rockwellova stupnice tvrdosti | Předběžné zatížení (kg) | Zkušební zatížení (kg) | Průměr indentoru |
|---|---|---|---|
| R | 10 | 60 | 0,5000 ± 0,0001″ / 12,700 ± 0,0025 mm |
| L | 10 | 60 | 0,2500 ± 0,0001″ / 6,350 ± 0,0025 mm |
| M | 10 | 100 | 0,2500 ± 0,0001″ / 6,350 ± 0,0025 mm |
| E | 10 | 100 | 0,1250 ± 0,0001″ / 3,175 ± 0,0025 mm |
| K | 10 | 150 | 0,1250 ± 0,0001″ / 3,175 ± 0,0025 mm |
ISO 2039-2: Rockwellova stupnice tvrdosti:
| Rockwellova stupnice tvrdosti podle ISO 2039-2 | Předběžné zatížení (N) | Zkušební zatížení (N) | Průměr indentoru (mm) |
|---|---|---|---|
| R | 98,07 | 588,4 | 12,7 |
| L | 98,07 | 588,4 | 6,35 |
| M | 98,07 | 980,7 | 6,35 |
| E | 98,07 | 980,7 | 3,175 |
Tvrdoměry Rockwell společnosti ZwickRoell jsou vybaveny držákem indentoru pro zkoušení tvrdosti na obtížně přístupných místech. Kromě norem ASTM D785 a ISO 2039-2 je lze používat také pro tradiční zkoušku tvrdosti a metodu Super Rockwell podle ISO 6508 | ASTM E18.
