Dynamická mechanická analýza (DMA, DMTA)
Dynamická mechanická analýza (DMA) slouží ke stanovení viskoelastických vlastností materiálů v definovaném frekvenčním a teplotním rozsahu. Poskytuje tak cenné informace o chování polymerních materiálů. Během měření je vzorek nebo komponent vystaven volnému nebo vynucenému sinusovému kmitání, přičemž je řízena buď deformace (posuv), nebo působící síla.
Charakteristické hodnoty Zkušební systém Video Automatizace Normy Ke stažení
Co lze stanovit dynamickou mechanickou analýzou (DMA)?
Dynamická mechanická analýza (DMA) umožňuje na základě síly a deformace v závislosti na čase stanovit tyto základní vlastnosti materiálu:
- Pružně akumulační modul, který popisuje elastické chování
- Ztrátový modul, který popisuje viskózní chování
- Ztrátový faktor, tan δ, který vyjadřuje poměr elastické a viskózní složky
- Komplexní modul, který vyjadřuje viskoelastické chování jako vektor v komplexní rovině
Jaké zkušební systémy jsou vhodné pro dynamickou mechanickou analýzu?
Měření je zpravidla krátkodobé a probíhá při malých deformacích. Tomu odpovídají malé působící síly, které se pro stanovení charakteristických vlastností standardizovaných zkušebních těles používají.
Vyšší síly se uplatňují při zkouškách větších komponent a celých konstrukčních celků, jako jsou např. tlumiče, pneumatiky, pásy nebo uložení motoru.
Podle zvoleného typu zatížení lze materiál namáhat buď normálovým napětím, nebo smykem. Typické způsoby zatěžování zahrnují:
- Namáhání tlakem
- Namáhání tahem
- Namáhání ohybem
- Namáhání smykem
- Namáhání krutem
Kmitání může probíhat jednostranně s předpětím (základní zatížení) nebo jako střídavé zatěžování.
Pro dynamickou mechanickou analýzu komponent je vhodné používat především servohydraulické a elektrodynamické zkušební systémy, například zkušební stroj ZwickRoell LTM. Tento stroj poskytuje mimořádnou přesnost měření posuvu, vysokou tuhost rámové konstrukce a bezolejový pohon. Nabízí tak optimální řešení pro zkoušky DMA. Tichý chod pohonu zajišťuje, že je stroj LTM ideální pro použití v laboratoři. Kompaktní konstrukce a flexibilní umístění elektroniky tC II, včetně dálkového ovládání pro přesné nastavení zkušebního zařízení, doplňují celkové ergonomické a funkční řešení.
Stroj LTM dokáže optimálně pokrýt zkušební frekvence 0,01–100 Hz, které jsou stanoveny příslušnými normami. Bohatá nabídka zkušebních přípravků dovoluje provádět mnoho různých zkoušek s maximální flexibilitou – od tlačných desek a přípravků pro zkoušky ohybem, které umožňují provádět zkoušky jak se vzorky volně uloženými nebo upnutými, až po zařízení pro smykové zatížení a upínací čelisti zaručující bezpečné a spolehlivé upnutí. Díky tomu lze provádět široké spektrum zkoušek s maximální přesností a efektivitou.
Dynamická termomechanická analýza (DMTA)
Opakováním měření v širokém teplotním rozsahu metodou DMTA je možné stanovit další charakteristické hodnoty materiálů, například skelný přechod, nebo vyvodit závěry o stupni síťování u tvrditelných plastů a elastomerů.
V některých normách je při zkouškách vyžadována proměnlivá teplota. Společnost ZwickRoell nabízí různé teplotní zkušební komory, které zaručují vhodné řešení pro široké spektrum aplikací.
Plně automatizovaný zkušební systém pro DMA a stanovení dynamických vlastností pryží a elastomerů
Dynamická mechanická analýza poskytuje cenné informace o viskoelastických vlastnostech polymerních materiálů, dynamickém chování pryže a dalších klíčových parametrech, jako je vliv plniv nebo stupeň zesíťování pryže. Díky jednoduchému a rychlému provedení je DMA ideální nástroj pro kontrolu kvality.
Vysoká kvalita elastomerových dílů vyžaduje pečlivou kontrolu všech detailů výrobního procesu. I když se receptura směsi stanoví během vývoje, hraje rozhodující roli rovnoměrné rozložení plniv a přísad. Ve hře jsou rovněž další parametry, které ovlivňují proces vulkanizace a konečné vlastnosti materiálu.
Měření dynamických vlastností při stanovené frekvenci a teplotě poskytuje jasné výsledky a zajišťuje konzistentní kvalitu výrobků. Aby bylo možné sledovat výrobní proces, byl zkušební systém vybaven automatickým podáváním vzorků, které umožňuje rovnoměrné předehřátí a plynulý průběh zkoušky.
Elektrodynamický zkušební stroj LTM v kombinaci s lehkým robotem roboTest N poskytuje ideální řešení pro komplexní zkoušení materiálů a komponent. Stroj je vhodný pro analýzu pryže a představuje výkonné řešení pro oblast výzkumu a vývoje i pro kontrolu kvality. LTM využívá elektromagnetický lineární pohon. Byl navržen pro dynamické i statické zkoušky. Mezi typické oblasti použití patří únavové zkoušky a zkoušky životnosti.
Pryže a elastomery vykazují při zatížení časově závislé deformace. Ve spojení se softwarem testXpert R umožňuje stroj LTM 1 přesnou analýzu těchto vlastností, například pomocí frekvenčních a teplotních průběhů. Při zkouškách se stanovují parametry jako pružně akumulační modul, ztrátový modul, ztrátový faktor (tan δ) a dynamická tuhost materiálu.
Automatizace s roboTest N
Pro laboratoře, které provádí velké množství zkoušek, lze LTM volitelně doplnit o lehkého robota roboTest N. Robotický systém automatizuje podávání, polohování a upínání vzorků. Hodí se pro zkoušky tahem, tlakem i ohybem. Systém umožňuje autonomně otestovat až 200 vzorků, včetně dalších stanic, například pro měření rozměrů vzorků nebo skenování ID.
Intuitivní konfigurace s testXpert
Zkušební software testXpert s integrovaným sekvencerem umožňuje snadné a přehledné nastavení komplexních zkušebních postupů. Nabízí standardní funkce, jako jsou rampové, sinusové či obdélníkové profily, a také automatické změny teploty a frekvence. Řízení se provádí na základě síly, deformace nebo polohy a je doplněno o kontrolu vrcholových hodnot. Veškeré naměřené hodnoty a výsledky zkoušek jsou uloženy v databázi, která je chráněná proti neoprávněné manipulaci. Pro účely dalšího zpracování je lze snadno exportovat.
Normy pro dynamickou mechanickou analýzu
V normách ISO a ASTM je k dispozici řada metod využívajících nucené kmitání pro zkoušení plastů, kompozitů, pryže a elastomerů.
| Materiál | Norma | Popis |
|---|---|---|
| Plasty | ISO 6721-1 | Obecné principy pro stanovení dynamických mechanických vlastností plastů |
| Plasty | ISO 6721-4 | Stanovení dynamických mechanických vlastností – tahové kmitání |
| Plasty | ISO 6721-5 | Stanovení dynamických mechanických vlastností – ohybové kmitání |
| Plasty | ISO 6721-6 | Stanovení dynamických mechanických vlastností – smykové kmitání |
| Plasty | ISO 6721-11 | Stanovení dynamických mechanických vlastností – teplota skelného přechodu |
| Plasty | ISO 6721-12 | Stanovení dynamických mechanických vlastností – tlakové kmitání |
| Plasty | ASTM D5023 | Zkušební metoda pro stanovení dynamických mechanických vlastností plastů na nerezonančních zařízeních při frekvencích od 0,01 do 100 Hz zkouškou tříbodovým ohybem |
| Plasty | ASTM D5024 | Zkušební metoda pro stanovení dynamických mechanických vlastností plastů prováděná jako zkouška tlakem, při níž jsou válcová zkušební tělesa cyklicky namáhána mezi tuhými deskami v oblasti pružné deformace při zvyšující se teplotě |
| Plasty | ASTM D5026 | Zkušební metoda pro stanovení dynamických mechanických vlastností plastů prováděná jako zkouška tahem, při níž jsou plochá zkušební tělesa namáhaná tahem mezi upínacími přípravky v oblasti pružné deformace při zvyšující se teplotě |
| Plasty | ASTM D5418 | Zkušební metoda pro stanovení dynamických mechanických vlastností prováděná jako zkouška ohybem, při níž je tyč nejprve snadno upnuta a poté cyklicky zatěžována v oblasti lineárně pružného rozsahu při frekvencích od 0,01 Hz do 100 Hz při konstantní nebo řízené teplotě |
| Kompozitní materiály | ASTM D7028 | Zkušební metoda pro stanovení dynamických mechanických vlastností kompozitních materiálů s polymerní matricí prováděná jako zkouška ohybem, při níž jsou zkušební tělesa ve tvaru kvádru cyklicky zatěžována tříbodovým ohybem nebo upnuta ve zkušebním přípravku a testována při frekvenci 1 Hz s konstantní amplitudou deformace v lineárně viskoelastické oblasti, přičemž počáteční teplota odpovídá laboratorní teplotě a v průběhu zkoušky se zvyšuje |
| Pryže | ISO 4664-1 | Stanovení dynamických vlastností vulkanizovaného nebo termoplastického elastomeru |
| Pryže | ISO 4664-3 | Stanovení k dynamickému vlastností – teplota skelného přechodu |
| Pryže / elastomery | ASTM D5992 | Zkušební metoda pro stanovení dynamických mechanických vlastností pryže a elastomerů, při které jsou vzorky namáhány smykem, tlakem, tahem, ohybem nebo krutem při dynamickém, volném nebo řízeném rezonančním působení v rozsahu okolních teplot od -70 °C do +200 °C |
