Důležité aspekty zkoušky ohybem
Zkoušky ohybem představují osvědčenou metodu pro hodnocení a porovnávání vlastností plastů, včetně směsí. Díky jednoduchému uspořádání poskytují spolehlivé a reprodukovatelné výsledky. Slouží ke stanovení napěťově deformačního chování materiálu v oblasti malých deformací zkušebního vzorku, a jsou proto důležitým nástrojem při vývoji materiálů i kontrole kvality.
Nejčastěji měřenou hodnotou je modul pružnosti v ohybu. U materiálů s nízkou tažností lze však určit také mez kluzu, maximální napětí v ohybu nebo poměrnou deformaci při lomu. Nejpřesnější metodou je přímé měření průhybu snímačem dráhy. Tím se eliminují vlivy, které by mohly zkreslit výsledky zkoušky, a získané hodnoty věrně odpovídají skutečnému chování materiálu.
Proč je při zkouškách ohybem důležité přesně změřit rozměry zkušebního vzorku?
Přesné stanovení rozměrů zkušebního tělesa, zejména jeho tloušťky, má zásadní vliv na správnost výsledků. Protože tloušťka vzorku vstupuje do výpočtu v ohybového napětí kvadraticky, je chyba výsledku měření rovněž kvadratickou funkcí. Odchylka měření pouhé 0,1 mm vede k chybě ohybového napětí přibližně 5 %. Přesné měření rozměrů vzorku je proto základním předpokladem pro získání spolehlivých a reprodukovatelných výsledků.
Proč je při zkoušce ohybem tak důležité správné vyrovnání podpor, zatěžovacího trnu a vzorku?
Nesprávné vyrovnání přípravku pro zkoušku ohybem se často projeví nelineárním průběhem počáteční části křivky napětí-deformace. To může vést k nepřesnému stanovení modulu pružnosti v ohybu, a proto je nutné této chybě zabránit.
Pro správné nastavení jsou k dispozici speciální přípravky. Seřizovací měrky umožní rychle a spolehlivě nastavit rozpětí podpor i jejich vzájemné vyrovnání.
Může vtisk zatěžovacího trnu a podpor do materiálu ovlivnit výsledky zkoušky?
V místě kontaktu zkušebního vzorku s podporami a zatěžovacím trnem dochází k lokálnímu vtlačení materiálu. Jeho velikost závisí na tvrdosti materiálu, velikosti působící síly a poloměru zatěžovacího trnu i podpor. Pokud se průhyb měří na základě pohybu zatěžovacího trnu vůči podporám, projeví se toto vtlačení jako zdánlivé zvětšení naměřeného průhybu. Tento vliv zpravidla není možné eliminovat kompenzací poddajnosti zkušebního systému. Pokud je snímač průhybu umístěn centrálně, dochází ke kompenzaci vlivu vtlačení zatěžovacího trnu. To umožňuje přesnější stanovení skutečného průhybu zkušebního tělesa.
Jaké výhody přináší použití snímač průhybu při měření průhybu?
Nejpřesnější metodou je přímé měření průhybu snímačem dráhy, který se umístí do středu mezi podpory. Tím se eliminují vlivy, které by mohly zkreslit výsledky zkoušky, a získané hodnoty věrně odpovídají skutečnému chování materiálu.
Toto uspořádání popisuje metoda 2 podle normy ASTM D790 a současně umožňuje správné a přesné měření v souladu s ISO 178. Hodí se především v případech, kdy jsou výsledky určeny pro technické materiálové listy nebo je zapotřebí výsledky zkoušek z různých laboratoří porovnávat mezi sebou.
Normy však umožňují i jednodušší způsob měření určený pro běžnou kontrolu kvality. V těchto případech lze průhyb stanovit na základě pohybu příčníku zkušebního stroje.
Co je potřeba zohlednit při použití snímače dráhy?
Velmi důležitým faktorem pro získání přesných výsledků zkoušky je zajištění minimálního vlivu snímače dráhy na vzorek. Snímače dráhy T15, T25 a T50 ZwickRoell zaručují spolehlivé výsledky zkoušek díky bezpečnému upevnění, přesnému axiálnímu vyrovnání a sledování, stejně jako malé kontaktní síle, která neovlivňuje průběh zkoušky ani její výsledky.
Deformační efekty zatěžovacího rámu a snímače síly jsou vyloučeny. Snímače dráhy ZwickRoell se připevňují přímo na ohybový přípravek, čímž eliminují tyto nežádoucí vlivy.
Snímač dráhy měří s vysokou přesností nezávisle na zkušební teplotě. Všechny odchylky přesnosti související s teplotou jsou u každého zkušebního stroje ZwickRoell automaticky kompenzovány.
Jaké výsledky poskytuje zkouška ohybem plastů?
Při zkoušce ohybem získáme křivku napětí-deformace a řadu dalších charakteristických hodnot, mezi které patří modul pružnosti v ohybu, mez kluzu a v závislosti na typu materiálu také bod lomu. Normy obvykle rozlišují tři typy průběhu křivky (a, b a c) a pro každý z nich stanovují odpovídající způsob vyhodnocení.
Modul pružnosti v ohybu lze určit u všech tří typů křivek. Podle normy ISO 178 se modul pružnosti stanovuje z části křivky odpovídající poměrné deformaci v ohybu v rozsahu 0,05 % až 0,25 %. Norma ASTM D790 umožňuje určit modul pružnosti jako sečný modul, který se určuje na základě sklonu křivky.
Mezi další vyhodnocované charakteristické hodnoty patří: maximální napětí v ohybu,
napětí v ohybu při lomu, poměrná deformace v ohybu při lomu, poměrná deformace při maximálním napětí v ohybu, případně napětí v ohybu při stanoveném limitu průhybu.
Jaký je rozdíl mezi měřením napětí a deformace při zkoušce tahem a ohybem?
Na rozdíl od zkoušky tahem nelze napětí v ohybu jednoduše stanovit jako poměr působící síly a průřezové plochy zkušebního tělesa. Průhyb vyvolaný zatížením zkušebního tělesa způsobuje vznik ohybových momentů a smykových sil. Ohybový moment se v oblasti mezi podporou a zatěžovacím trnem plynule zvyšuje, zatímco smykové síly v této oblasti zůstávají konstantní. U zkoušky tříbodovým ohybem dosahuje ohybový moment své maximální hodnoty přímo pod zatěžovacím trnem. U zkoušky čtyřbodovým ohybem zůstává ohybový moment v oblasti mezi zatěžovacími trny konstantní. Tato oblast zůstává bez působení smykového napětí, což představuje významnou výhodu této metody zejména při zkoušení materiálů s nízkou smykovou pevností.
