ASTM D638: Stanovení tahových vlastností plastů
Norma ASTM D638 popisuje zkušební metodu pro stanovení tahových vlastností vyztužených a nevyztužených plastů. Tyto zkoušky nám umožňují stanovit základní mechanické vlastnosti materiálů, včetně napětí v tahu, deformace, modulu pružnosti v tahu, pevnosti v tahu, meze kluzu a lomové pevnosti.
Norma ASTM D638 definuje tvary a rozměry vzorků, zkušební postup včetně podmínek prostředí a požadavků na přesnost používaných zkušebních strojů a průtahoměrů. Níže uvedené informace poskytují ucelený přehled. Pokud je však zapotřebí zajistit, aby byla zkouška provedena přesně v souladu s ASTM D638, je nezbytné seznámit se s celou normou.
Normy ASTM D638 a ISO 527-1 / ISO 527-2 jsou sice z technického hlediska ekvivalentní, neposkytují však zcela srovnatelné výsledky, protože tvary vzorků, zkušební postup a metoda stanovení výsledků se v některých ohledech liší. Zkoušky tahem plastových fólií a desek s tloušťkou větší než 1 mm lze provádět jak podle normy ASTM 527-3, tak i ISO D882.
ISO vs. ASTM Srovnání norem ASTM pro zkoušky tahemÚčel zkoušky a charakteristické hodnotyVzorky & rozměryPrůběh zkouškyZkušební stroje a příslušenstvíOkolní podmínkyAutomatizaceČasto kladené dotazyKe stažení
Měření vzorku před zkouškou podle ASTM D638
Kromě tvarů vzorků je v normě ASTM D638 definována také přesnost měření rozměrů vzorků.
- Šířku plastových vzorků lze stanovit digitálním měřidlem, mikrometrem nebo přístrojem na měření rozměrů vzorků.
- Tloušťka plastových vzorků se nechá určit mikrometrem nebo přístrojem na měření rozměrů vzorků.
- Síla měření se pohybuje mezi 5 a 15 N, měřicí plochy jsou kruhové a ploché, obvykle o průměru 6,35 mm (6,5 mm). Možné jsou i jiné kontaktní prvky.
- Měření se provádí ve středu vzorku a v rámci měřené délky. U vstřikovaných vzorků se měření provádí do 5 mm od středu měřené délky.
- Chyba měření tloušťky 0,1 mm má za následek chybu 2,5 %!
Stroje pro zkoušky podle ASTM D638
Pro provádění tahových zkoušek v souladu s normou ASTM D638 lze použít naše univerzální zkušební stroje z řady zwickiLine, ProLine a AllroundLine. Typický zkušební stroj má jmenovité zatížení 10 kN. To umožňuje u vzorku typu I měřit pevnosti v tahu až do hodnoty těsně pod 250 Mpa, což je obvykle pro nevyztužené plasty dostatečné. Pro zkoušky s menším zatížením se volí odpovídající snímač síly. Pro vyšší zatížení jsou k dispozici zatěžovací rámy s vyšším jmenovitým zatížením.
Norma ASTM D638 vyžaduje přesnost naměřené hodnoty s chybou ±1 %. Tento požadavek se ověřuje kalibrací podle normy ASTM E4 pro celý měřicí rozsah snímače síly. Kvalita systému měření síly je určena především rozsahem použití, v němž se má dosáhnout dané přesnosti. Zkušební stroje ZwickRoell dosahují přesnosti měření požadované normou ASTM E4 již od 1/1000 svého měřicího rozsahu. To umožňuje měřit hodnoty modulu pružnosti a tahového napětí mnoha materiálů na stejném zkušebním zařízením bez nutnosti přestavby.
Upínací čelisti pro zkoušky podle ASTM D638
Při zkouškách podle ASTM D638 je nutné vzorky vtahovém zkušebním stroji upnout spolehlivě, aby nedocházelo k prokluzům, a je třeba dbát na to, aby nedošlo k jejich poškození nadměrnými upínacími silami.
Pro upnutí vzorků se používají upínací čelisti s různým principem ovládání:
- Zavírání stisknutím tlačítka.
- Umožňuje velmi přímý a přenos rychlosti příčníku na vzorek bez prokluzování do vzorku, a zajišťuje tak velmi konstantní a reprodukovatelnou rychlost deformace během zkoušky.
- Přesně nastavitelná upínací síla.
- Vhodné pro mnoho aplikací pro zkoušení měkkých i tvrdých polymerů.
- Lze je doporučit, pokud je požadována vysoká reprodukovatelnost výsledků zkoušek či v případě testování velmi rozdílných materiálů nebo velkého denního objemu zkoušek.
- Pouze v kombinaci s automatickým podavačem vzorků.
- Manuální zavírání šroubovacím pohybem.
- Nabízí velmi přímý přenos rychlosti příčníku na vzorek bez prokluzování, a zajišťují tak velmi konstantní a reprodukovatelnou rychlost deformace během zkoušky.
- Vhodné pro mnoho aplikací pro zkoušení polotuhých a tuhých plastů.
- Doporučují se pro zkoušky s vysokými nároky na reprodukovatelnost výsledků zkoušek.
- Manuální zavírání pomocí páky
- Ideální řešení pro potřeby velmi častého provádění zkoušek
- Během zkoušky tahem se upínací síla aplikuje pohybem příčníku účinkem klínového efektu, čímž se snižuje rychlost deformace vzorku. To může ovlivňovat výsledek zkoušky.
- Hodí se pro interní kontroly kvality s nízkými požadavky na reprodukovatelnost a srovnatelnost s hodnotami naměřenými jinými laboratořemi.
- Kombinace šroubovacího a klínového (samosvorného) principu. Čelisti se nastavují manuálně pohybem šroubu a upínací síla se při zkoušce aplikuje účinkem klínového principu.
- Vhodné pro použití velmi rozdílných vzorků o tloušťce přes 30 mm bez nutnosti výměny klínových čelistí.
Snímače deformace ZwickRoell pro zkoušky podle ASTM D638
Společnost ZwickRoell nabízí různé snímače deformace, z nichž většina splňuje přesnost B-2 podle normy ASTM E83. V závislosti na požadavcích můžete vybírat z následující nabídky:
- videoXtens pro bezkontaktní způsob měření s vysokým rozlišením a přesností. videoXtens má široký rozsah měření, který dosahuje > 100 % od měření modulu pružnosti až po deformace vzorku. Aplikace vzorku se provádí automaticky. Volitelně se nabízí také možnost měření příčné deformace či použití systému pro zkoušky v teplotně řízeném prostředí.
- makroXtens pro mechanická měření s velmi vysokým rozlišením a přesností. makroXtens má široký rozsah měření, který dosahuje > 100 % od měření modulu pružnosti až po deformace vzorku. Aplikace vzorku se provádí automaticky. Umožňuje měřit až do lomu vzorku, aniž by bylo nutné odstranit raménka snímače. Volitelně se nabízí také možnost měření příčné deformace či použití teplotních komor.
- multiXtens nabízí jak měření modulu pružnosti v tahu, tak i měření vysokých deformací až do porušení vzorku. Jeho výhodou je velký rozsah dráhy až 740 mm. Hodí se pro aplikace, kdy je zapotřebí zkoušet velmi rozdílné materiály, např. křehké plasty a elastomery, u kterých dochází k velkým deformacím.
- Nasazovací průtahoměr (clip-on) založený na mechanickém principu s velmi vysokým rozlišením a přesností. Tyto snímače aplikuje před zahájením zkoušky na vzorek obsluhující personál, který je opět po dosažení maximální dráhy měření nebo před porušením vzorku ručně sejme. V závislosti na typu je k dispozici měřicí rozsah od cca 2 mm do cca 25 mm.
- Mechanický průtahoměr s dlouhým zdvihem pro měření středních až velkých deformací vzorků, vhodný pro měření průhybu na mezi kluzu a při lomu zkušebního tělesa. Aplikace vzorku se provádí automaticky a umožňuje měřit až do lomu vzorku, aniž by bylo nutné odstranit raménka snímače.
- Optický průtahoměr s dlouhým zdvihem pro měření středních až velkých deformací vzorků, vhodný pro měření průhybu na mezi kluzu a při lomu zkušebního tělesa. Jeho výhodou je automatická aplikace, stejně jako měření vzdálenosti měřicích značek. Měření probíhá, dokud nedojde k lomu zkušebního tělesa.
ASTM D638: Zkouška tahem při nízkých nebo vysokých teplotách
Standardizovanou zkouškou vzorků v kondicionovaném stavu je metoda A normy ASTM D618. Norma ASTM D638 však umožňuje odchylky v požadavcích na úpravu a měření, takže zkoušky lze podle této normy provádět i při nízkých nebo vysokých teplotách.
Pro zkoušky plastů v souladu s ASTM D638 při nízkých nebo vysokých teplotách nabízí ZwickRoell teplotní komory. Rozsah teplot lze na nastavit od -80 °C do +360 °C. Plně integrovaný systém zajišťuje efektivní, spolehlivou a snadnou obsluhu při provádění zkoušek. Díky řešení „dvířka ve dveřích“ se při zkoušení za nízkých teplot výrazně snižuje spotřeba dusíku a tvorba ledu, takže zkoušky lze provádět hospodárněji.
Více zkoušek za stejný čas: Větší objem otestovaných vzorků v laboratoři pro zkoušení plastů
Pro zkoušky tahem podle normy ASTM D638 může být automatizace zajímavým řešením již od 10 otestovaných vzorků za den. Náš roboTest N zajišťuje jednoduché úlohy typu „pick and place“. Představuje výhodné řešení do laboratoří provádějících zkoušky plastů.
Do laboratoří, které mají velké požadavky, můžeme doporučit náš robotický systém roboTest L. Skvěle se hodí pro provádění velkých objemů zkoušek plastových materiálů, pojme totiž až 450 vzorků. Dokáže zcela autonomně provádět měření rozměrů zkušebních těles a tahové zkoušky podle ASTM D638. Po zkoušce se zbytky vzorků odstraní, z upínacích čelistí je vyjmou zvláštní kleštiny.
Pro naše automatizované zkušební systémy však nepředstavují ani různé jiné tvary vzorků či zkušební metody žádný problém. roboTest R představuje komplexní automatizovaný zkušební systém, který umožňuje dodatečnou integraci druhého nebo i třetího zkušebního stroje či dalších zařízení, mezi které patří například středicí přípravek a klimatická komora s teplotním rozsahem od -80 °C do +360 °C. Tím se nejen zvětší objem otestovaných vzorků, ale nabízí se i možnost provádět různé zkoušky paralelně – rychle a spolehlivě!
roboTest N roboTest L roboTest R Proč automatizace? Kontaktujte nás
Zkouška podle ASTM D638: s testXpert lze ihned začít zkoušet
Provedení zkoušky podle ASTM D638 se zkušebním softwarem testXpert III
Zkouška tahem je jednou z nejčastěji prováděných mechanických zkoušek plastů a polymerů. Zkušební metoda je popsána v normě ASTM 10484. Postup vás krok za krokem zbaví nutnosti číst všechny stránky normy a ukáže vám, jak snadné je provést zkoušku přesně podle normy.
Jednoduchý a efektivní způsob zkoušení podle ASTM D638 se zaručeně rychlým zácvikem nových zaměstnanců:
- Veškeré zkušební parametry a výsledky definované v normě ASTM D638 jsou předdefinovány a uloženy ve standardním zkušebním programu. Garantovaná shoda s normou ASTM D638 ve zkušebním programu snižuje potřebu dlouhého studia standardů.
- Operátor je veden krok za krokem celou konfigurací zkoušky. Díky funkci Správa uživatelů se každému operátorovi zobrazí pouze ty úkoly, k nimž je oprávněn. To zajišťuje rychlý zácvik nových zaměstnanců. Všichni uživatelé jsou schopni spolehlivě provést zkoušku podle ASTM D638. Nic není opomenuto.
- Další zjednodušení práce obsluhy je dosaženo přímým připojením periferních zařízení: Pokud jsou rozměry vzorku z mikrometru odesílány přímo do zkušebního softwaru, ušetří se čas a zamezí se chybám při zadávání.
Zkušební software testXpert Provedení zkoušky v 6 krocích s testXpert
Často kladené dotazy k normě ASTM D638
U křehkých plastů a materiálů, které nevykazují mez kluzu, se deformace při přetržení měří přímo mechanickým nebo bezkontaktním průtahoměrem. U termoplastů, které vykazují mez kluzu, se jmenovitá deformace při přetržení měří z dráhy posuvu příčníku zkušebního stroje.
Pevnost v tahu je nejvyšší hodnota napětí, kterého může vzorek při zkoušce tahem dosáhnout. Tato pevnost v tahu může nastat i na mezi kluzu, v takovém případě se označuje jako pevnost v tahu na mezi kluzu. Pokud se pevnost v tahu projeví krátce před porušením vzorku, označuje se jako lomová pevnost.
Norma ASTM E132 specifikuje zkušební metodu pro měření Poissonova poměru při teplotě okolí. V případě nevyztužených plastů však lze pro účely výpočtu obvykle použít pevnou hodnotu Poissonova poměru, protože je do značné míry konstantní.
