ASTM D638 Sifat Tarik Plastik
Uji tarik sesuai ASTM D638 merupakan salah satu metode yang paling umum digunakan untuk mengevaluasi sifat mekanis termoplastik dan thermosetting molding compounds.
Namun dalam praktiknya, sering ditemukan perbedaan yang signifikan pada tensile strength, modulus, yield stress, dan elongation antar laboratorium, operator, maupun sistem pengujian. Penyebabnya jarang hanya berasal dari mesin pengujian material itu sendiri. Variasi dalam persiapan spesimen, pengukuran spesimen, pemilihan extensometer, conditioning pada kondisi lingkungan tertentu, pemilihan specimen grip, dan kecepatan pengujian dapat memengaruhi hasil pengujian.
ZwickRoell membantu laboratorium meminimalkan variasi hasil pengujian melalui sistem pengujian yang terintegrasi, software cerdas, alur kerja otomatis, dan teknologi pengukuran regangan terdepan di industri.
Sumber kesalahan yang umum Prosedur pengujian Area aplikasi FAQUnduhan Ajukan konsultasi
ASTM D638: Poin-Poin Penting
- ASTM D638 menjelaskan metode uji tarik uniaxial pada plastik bertulang maupun tidak bertulang untuk menentukan tegangan tarik, elongation, modulus tarik, tensile strength, yield point, dan titik putus, serta secara opsional rasio Poisson.
- Jenis spesimen uji yang digunakan ditujukan untuk ketebalan antara 1 mm hingga 14 mm. Untuk film dengan ketebalan kurang dari 1 mm, elastomer, komposit serat panjang, atau foam, standar ASTM lainnya lebih sesuai digunakan.
- Kecepatan pengujian secara langsung memengaruhi sifat material, yang terukur karena plastik memiliki perilaku viskoelastis.
- Pengukuran regangan yang presisi melalui pemilihan extensometer yang tepat sangat penting untuk memperoleh nilai modulus yang andal.
- Conditioning dalam kondisi lingkungan tertentu dapat secara signifikan memengaruhi hasil pengujian pada polimer yang sensitif terhadap kelembapan.
- Pengukuran otomatis penampang spesimen dan urutan pengujian membantu meningkatkan reproducibility hasil pengujian serta mengurangi pengaruh operator.
- ZwickRoell menawarkan solusi pengujian lengkap untuk ASTM D638, yang mencakup mesin pengujian material, specimen grip, extensometer, software, dan sistem otomasi.
ASTM D638 dalam praktik: Sumber Kesalahan Umum dan Dampaknya terhadap Hasil Pengujian
Meskipun pengujian secara formal dilakukan sesuai ASTM D638, hasilnya dapat berbeda secara signifikan antar laboratorium, operator, maupun sistem pengujian. Oleh karena itu, yang penting tidak hanya kesesuaian prosedur pengujian terhadap standar, tetapi juga pelaksanaan yang terkendali pada setiap tahap pengujian:
- Persiapan spesimen dan kualitas spesimen:Kualitas pengujian dimulai dari tahap persiapan spesimen. Penyebab kemungkinan terjadinya penyimpangan meliputi kondisi molding yang tidak konsisten, pengaruh posisi sprue, tegangan sisa internal, kerusakan akibat proses mekanis, adanya takikan atau cacat permukaan, serta variasi ketebalan spesimen.
- Memilih jenis spesimen yang tepat:ASTM D638 mendefinisikan beberapa jenis spesimen uji yang berbeda. Jika jenis spesimen yang digunakan tidak sesuai, patahan dapat terjadi di luar area paralel sempit atau pengukuran regangan menjadi tidak andal. Pemilihan spesimen menjadi sangat penting terutama untuk komponen kecil, polimer lunak, atau lembaran yang lebih tebal.
- Pengukuran penampang: Seluruh nilai yang berkaitan dengan tegangan dihitung berdasarkan luas penampang awal spesimen. Kesalahan kecil dalam pengukuran ketebalan atau lebar akan secara langsung memengaruhi seluruh hasil yang berkaitan dengan tegangan, termasuk tensile strength, modulus, yield strength, dan kurva tegangan-regangan. Bahkan kesalahan pengukuran ketebalan sebesar 0,1 mm dapat menyebabkan kesalahan hasil hingga 2,5%. Peralatan pengukuran yang otomatis atau terhubung langsung dapat mengurangi kesalahan input dan meningkatkan traceability data pengukuran.
- Kecepatan pengujian: Berbeda dengan sebagian besar logam, plastik sangat sensitif terhadap strain rate karena perilaku viskoelastisnya. Kecepatan pengujian yang berbeda dapat memengaruhi nilai modulus tarik, yield stress, tensile strength, dan strain at break. Oleh karena itu, tergantung pada jenis material dan karakteristik elongasinya, ASTM D638 menetapkan kecepatan crosshead yang berbeda yang harus ditetapkan, didokumentasikan, dan diterapkan secara konsisten sesuai standar.
- Pemilihan extensometer: Pengukuran regangan merupakan salah satu aspek paling kritis dalam pengujian ASTM D638. Pemilihan extensometer yang tidak sesuai dapat secara signifikan memengaruhi akurasi modulus, yield strain, dan pengukuran regangan. Tantangan khusus muncul ketika menguji polimer lunak, material impact-modified, material yang kaku, dan spesimen tipis. Pemilihan teknologi pengukuran regangan yang tepat sering kali menjadi keputusan paling penting dalam setup pengujian ASTM D638.
- Pemilihan specimen grip dan alignment spesimen:Penjepitan yang tidak tepat dapat menyebabkan slip, patah dini di area penjepitan, tegangan lentur, kesalahan alignment, dan kecepatan pengujian yang tidak akurat akibat pergerakan grip spesimen (wedge dan sebagainya). Pemilihan sistem penjepitan yang tepat memastikan gaya terdistribusi merata pada spesimen dan patahan terjadi di dalam gauge length.
- Conditioning dalam kondisi lingkungan yang terdefinisi: Temperatur dan kelembapan sangat memengaruhi banyak jenis polimer. Contohnya meliputi polyamide, PET, PBT, TPU, dan polimer berbasis bio. Conditioning yang tidak memadai dapat menyebabkan penyimpangan yang signifikan pada kekakuan, kekuatan, dan elongation.
- Pengaruh operator selama proses pengujian: Proses manual meningkatkan variasi pada dimensi spesimen, setup extensometer, pengaturan pengujian, analisis data, bahkan hingga transfer data. Urutan pengujian yang terstandarisasi, terutama melalui otomasi, meningkatkan keandalan hasil pengujian.
Untuk memperoleh hasil yang dapat direproduksi, spesimen, alat ukur, mesin pengujian material, specimen grip, extensometer, software, dan kondisi pengujian harus terintegrasi dan saling mendukung satu sama lain. Di sinilah solusi pengujian dari ZwickRoell memberikan nilai tambah.
Pelaksanaan uji tarik ASTM D638 dengan ZwickRoell
Tahapan pengujian yang kritis dan solusi ZwickRoell yang direkomendasikan:
Pengukuran spesimen Load frames & load cell Specimen grip Kecepatan pengujian Extensometer Conditioning & kondisi lingkungan Opsi otomasi
Cara melakukan pengujian ASTM D638:
Dalam uji tarik ASTM D638, spesimen plastik standar diberikan beban tarik uniaxial hingga mencapai yield point, tingkat elongasi tertentu, atau mengalami patah.
- Sebelum pengujian, jenis, lebar, dan ketebalan spesimen harus ditentukan karena seluruh nilai karakteristik berbasis tegangan dihitung berdasarkan luas penampang awal spesimen.
- Selanjutnya, spesimen dijepit menggunakan grip yang sesuai dan disejajarkan pada posisi tengah.
- Selama pengujian, mesin pengujian material dan extensometer merekam gaya, perpindahan crosshead, serta regangan spesimen. Kurva tegangan-regangan digunakan untuk menghitung karakteristik seperti tensile stress, tensile modulus, yield stress, yield strain, tensile strength, strain at break, dan secara opsional rasio Poisson..
- Bergantung pada material dan tujuan pengujian, kecepatan pengujian, persyaratan conditioning, dan metode pengukuran regangan yang digunakan dapat berbeda.
- Dengan testXpert, parameter pengujian, perubahan kecepatan, data pengukuran, dan evaluasi dapat dikendalikan serta didokumentasikan secara terstandarisasi.
Pengukuran spesimen: Kesalahan pengukuran yang kecil secara langsung memengaruhi nilai karakteristik hasil pengujian
Pengukuran yang akurat merupakan dasar dari uji tarik yang andal. Kesalahan pengukuran ketebalan sebesar 0,1 mm dapat menghasilkan kesalahan hasil hingga 2,5%!
Alat ukur penampang CMU 30 dari ZwickRoell dengan transfer data langsung ke testXpert mengurangi kesalahan transfer data oleh operator, mempercepat proses, meningkatkan traceability, dan memastikan seluruh pengujian dilakukan menggunakan nilai input yang konsisten.
Pemilihan load frame dan load cell
Dalam memilih mesin pengujian, pertimbangannya tidak hanya sebatas kapasitas beban maksimum. Sistem yang optimal bergantung pada jenis material, rentang gaya yang diharapkan, geometri spesimen, tingkat otomasi yang diinginkan, dan konfigurasi extensometer.
Mesin uji universalmodular dari ZwickRoell memungkinkan berbagai aplikasi pengujian plastik dilakukan dalam satu platform.
Namun, yang penting bukan hanya kapasitas beban maksimum, tetapi juga akurasi pada rentang gaya yang lebih rendah. ASTM D638 mensyaratkan akurasi pengukuran sebesar ±1% terhadap nilai yang diukur. Mesin pengujian ZwickRoell mampu mencapai akurasi yang dipersyaratkan mulai dari 1/1000 rentang pengukurannya. Hal ini memungkinkan pengukuran modulus dan tensile stress berbagai material secara presisi menggunakan setup yang sama tanpa perlu sering mengganti load cell.
Memilih specimen grip
Material dan volume pengujian yang berbeda memerlukan metode penjepitan yang berbeda pula. Contohnya meliputi pneumatic grip, screw grip, dan wedge grip. Tujuannya selalu sama, yaitu memperoleh penjepitan yang andal tanpa merusak spesimen:
- Pneumatic grip: Pneumatic grip dapat menutup hanya dengan menekan tombol dan memungkinkan gaya penjepitan diatur secara presisi. Pneumatic grip mencakup rentang aplikasi yang sangat luas dan cocok digunakan untuk polimer lunak maupun keras. Grip ini mendukung transfer langsung kecepatan crosshead ke spesimen dan sangat bermanfaat ketika dibutuhkan reproducibility yang tinggi, jumlah pengujian harian yang besar, atau sistem pemasukan spesimen otomatis.
- Screw grip: Screw grip dikencangkan secara manual dengan gerakan memutar. Cocok digunakan untuk plastik semi-rigid hingga rigid serta pengujian yang membutuhkan reproducibility tinggi, selama tingkat operasi manual masih dapat diterima.
- Wedge grip: Wedge grip dikencangkan secara manual menggunakan gerakan tuas dan cocok untuk pengujian yang sering dilakukan. Karena gaya penjepitan terbentuk selama uji tarik melalui efek wedge, strain rate pada spesimen dapat berubah. Hal ini perlu dipertimbangkan saat membandingkan hasil pengujian maupun saat mengevaluasi kebutuhan reproducibility. Wedge grip sangat cocok untuk kebutuhan QA internal dengan persyaratan reproducibility yang tidak terlalu ketat terhadap hasil laboratorium lain.
- Body-over-wedge grip: Body-over-wedge grip tersedia dalam versi manual maupun pneumatik dan sangat cocok untuk uji tarik pada plastik rigid hingga berkekuatan tinggi, di mana posisi spesimen yang stabil dan aplikasi gaya yang konsisten sangat penting. Versi manual merupakan solusi yang ekonomis, kokoh, dan sederhana untuk pengujian rutin. Versi pneumatik memberikan keuntungan untuk pengujian yang sering atau throughput spesimen yang tinggi karena mengurangi pengaruh operator dan menghasilkan gaya penjepitan yang lebih konsisten.
Mengapa kecepatan pengujian penting dalam ASTM D638
Respons mekanis plastik sangat bergantung pada strain rate. Seiring meningkatnya kecepatan pengujian, kekakuan (modulus) sering meningkat, kekuatan material cenderung meningkat, dan elongasi dapat menurun. ASTM D638 menetapkan kecepatan pengujian yang berbeda berdasarkan perilaku material dan elongasi yang diharapkan. Untuk memastikan hasil yang dapat dibandingkan secara andal, kecepatan pengujian dan perubahan kecepatannya harus diterapkan dan didokumentasikan secara konsisten.
Dengan testXpert, kecepatan pengujian dan perubahan kecepatannya disimpan dalam program pengujian, dikendalikan secara otomatis, dan didokumentasikan. Hal ini mengurangi kesalahan operator dan memastikan pengujian dilakukan dengan parameter yang sama sesuai standar.
Pemilihan ekstensometer
Extensometer yang tidak sesuai dapat menyebabkan penyimpangan pada nilai modulus, yield elongation, dan strain at break. Risiko tersebut meningkat pada polimer lunak, spesimen yang sangat tipis, material dengan elongasi tinggi, atau spesimen yang sensitif terhadap gaya kontak. Oleh karena itu, extensometer sering menjadi komponen paling penting dalam setup pengujian ASTM D638.
- Clip-on Extensometer Keunggulannya meliputi biaya yang ekonomis, akurasi tinggi dan kesesuaian untuk berbagai jenis plastik rigid. Keterbatasannya meliputi pemasangan secara manual dan kemungkinan memengaruhi material yang lunak.
- Sensor arm extensometer: Sensor arm extensometer seperti makroXtens menawarkan pengoperasian yang sepenuhnya otomatis dan dapat tetap terpasang pada pada spesimen hingga spesimen patah. Sistem ini juga memungkinkan integrasi pengukuran regangan transversal dan penggunaantemperature chamber. Untuk pengujian berbagai material yang sangat berbeda, seperti plastik getas maupun elastomer dengan elongasi tinggi multiXtens dapat digunakan sebagai alternatif.
- VideoXtens optical extensometer merupakan solusi yang paling direkomendasikan untuk banyak aplikasi ASTM D638. Keunggulannya mencakup pengukuran tanpa kontak, sehingga tidak memengaruhi spesimen, tidak memerlukan penandaan spesimen, memiliki akurasi tinggi dalam penentuan modulus, dan cocok untuk pengukuran regangan tinggi. Kondisi ini sangat ideal untuk otomatisasi dan juga mendukung penggunaan 2D DIC.
Uji tarik ASTM D638 pada suhu rendah atau tinggi
Standarnya adalah pengukuran spesimen dalam keadaan terkondisi menurut metode A dari ASTM D618. Namun demikian, standar ASTM D638 memungkinkan adanya penyimpangan dalam persyaratan pengkondisian dan pengukuran sehingga pengujian juga dapat dilakukan pada suhu rendah atau tinggi menurut standar ini.
Temperature chamberZwickRoell menawarkan rentang temperatur dari -80°C hingga +360°C. Sistem yang terintegrasi penuh ini memastikan pengoperasian yang efisien, andal, dan mudah digunakan. Dengan solusi door-in-door, konsumsi nitrogen dan pembentukan es berkurang secara signifikan selama pengujian temperatur rendah, sehingga pengujian dapat dilakukan dengan biaya yang lebih efisien.
Opsi otomasi untuk ASTM D638
Untuk tensile tests sesuai ASTM D638, solusi otomatis mungkin terbukti bermanfaat mulai dari 10 spesimen per hari. Sistem pengujian ALEX menangani tugas pick-and-place sederhana dan memberikan dukungan yang ekonomis bagi laboratorium pengujian.
Untuk laboratorium dengan kebutuhan pengujian yang tinggi, kami merekomendasikan sistem robotik roboTest L. Sistem andalan untuk pengujian plastik dalam jumlah besar ini dapat menampung hingga 450 spesimen. Sistem ini secara otomatis melakukan pengukuran penampang spesimen dan uji tarik sesuai ASTM D638. Setelah pengujian, grippers pembuangan terpisah menghilangkan sisa spesimen dari grip spesimen.
Tetapi bentuk spesimen lain atau metode uji lain juga tidak menjadi masalah bagi sistem pengujian otomatis kami. Sistem otomatis roboTest N dan roboTest R memiliki konfigurasi yang lebih kompleks dan memungkinkan integrasi mesin pengujian material kedua atau ketiga serta perangkat tambahan seperti stasiun centering atau temperature chamber dengan rentang temperatur -80°C hingga +360°C. Hal ini tidak hanya meningkatkan throughput spesimen, tetapi juga memungkinkan beberapa pengujian dijalankan secara bersamaan sehingga menghasilkan hasil yang cepat dan andal.
Menuju roboTest N roboTest L roboTest R Mengapa harus otomatisasi?
ASTM D638 dengan software pengujian testXpert – pengujian yang andal dan efisien
Software pengujian testXpert membantu laboratorium menjalankan pengujian ASTM D638 secara terstandarisasi, dapat ditelusuri, dan dengan pengaruh operator yang minimal:
- Program pengujian standar yang tersimpan: Nilai karakteristik dan parameter yang ditetapkan dalam ASTM D638 disimpan dalam program pengujian standar. Hal ini mempermudah implementasi sesuai standar dan mengurangi kebutuhan pengaturan parameter secara manual.
- Panduan langkah demi langkah: Pengguna dipandu melalui seluruh urutan pengujian. Fitur ini mempercepat proses onboarding dan mengurangi risiko terlewatnya langkah pengujian tertentu.
- Manajemen pengguna: Dengan fitur manajemen pengguna Anda hanya akan melihat fungsi dan tugas yang relevan dengan peran Anda. Hal ini memungkinkan antarmuka pengguna yang terstandarisasi dan pengelolaan hak akses yang jelas.
- Integrasi perangkat pendukung: Dimensi spesimen dapat ditransfer langsung dari alat ukur ke testXpert. Hal ini menghemat waktu dan mencegah kesalahan input.
- Dokumentasi parameter pengujian: Kecepatan pengujian, data pengukuran, hasil, dan kondisi pengujian didokumentasikan dengan jelas.
- Kemudahan perbandingan antar metode pengujian: Data dari uji tarik, uji lentur, uji impak, maupun pengujian ekstrusi dapat dikelola dan dievaluasi secara terpusat, selama aplikasi terkait digunakan di laboratorium.
- Analisis tren dan pemantauan kualitas: Evaluasi dan analisis tren membantu mengidentifikasi penyimpangan pada quality assurance dan pengujian serial sejak dini.
Aplikasi umum ASTM D638
ASTM D638 digunakan ketika sifat tarik plastik perlu ditentukan, dibandingkan, atau didokumentasikan secara andal:
- Pengembangan material dan perbandingan compound: Berbagai polimer, filler, aditif, atau formulasi dapat dibandingkan berdasarkan tensile modulus, yield stress, tensile strength, dan strain at break.
- Quality assurance dalam produksi massal: Pengujian ASTM D638 membantu memantau konsistensi sifat mekanis dan mendeteksi penyimpangan antar batch, bahan baku, maupun kondisi proses sejak dini.
- Barang masuk cek: Sifat mekanis dari granula, produk setengah jadi, atau molding compound yang diterima dapat diverifikasi.
- Pengujian komponen melalui spesimen yang diambil dari produk: Spesimen dapat diambil dari komponen atau molding untuk memverifikasi sifat material aktual yang terdapat pada produk tersebut.
- Pengujian material dalam jumlah kecil: Ketika jumlah material yang tersedia terbatas, seperti pada prototipe, komponen hasil additive manufacturing, atau analisis kerusakan, spesimen kecil seperti Type V dapat digunakan.
- Pengujian penuaan dan weathering: ASTM D638 cocok digunakan untuk mengevaluasi perubahan sifat mekanis setelah proses penuaan, paparan panas, paparan media tertentu, maupun weathering.
- Persetujuan material dan verifikasi spesifikasi: Nilai karakteristik yang diperoleh digunakan sebagai dasar untuk persetujuan material, perjanjian pemasok, dan spesifikasi teknis.
- Cross-validation global: Perusahaan dengan rantai pasok internasional sering memerlukan kemampuan pengujian sesuai ASTM D638 dan ISO 527 untuk memenuhi berbagai spesifikasi pelanggan.
Pertanyaan umum tentang ASTM D638
ASTM D638 digunakan untuk menentukan sifat tarik plastik bertulang maupun tidak bertulang. Standar ini umumnya diterapkan pada spesimen hasil injection molding, compression molding, ekstrusi, maupun machining yang terbuat dari termoplastik dan thermosetting molding compounds.
Material yang umum diuji meliputi:
- Polypropylene (PP)
- Polyethylene (PE)
- Polycarbonate (PC)
- ABS
- Polyamide (PA / Nylon)
- PBT
- PET
- PVC
- PEEK
- PPS
- Plastik bertulang serat pendek
- Thermosetting molding compounds
ASTM D638 umumnya berlaku untuk material dengan ketebalan spesimen sekitar about 1 mm to 14 mm. Film dan lembaran tipis di bawah 1 mm biasanya diuji sesuai ASTM D882, sedangkan material komposit yang diperkuat serat kontinu umumnya diuji sesuai ASTM D3039.
Spesimen yang digunakan untuk pengujian menurut ASTM D638 diklasifikasikan berdasarkan jenisnya:
- ASTM D638 Type I - Spesimen uji yang disukai adalah halter Tipe I, yang dengan ketebalan 3,2 mm (1/8 inci) dan panjang pengukur 50 mm (2 inci) masih relatif sama dengan ketebalan material komponen umum dan pada saat yang sama memungkinkan untuk tingkat akurasi pengukuran regangan yang baik.
- ASTM D638 Type II - Asalkan dengan menggunakan benda uji Tipe I fraktur tidak dapat dihasilkan pada bagian sempit paralel dari spesimen, ASTM D638 merekomendasikan penggunaan spesimen uji Tipe II, di mana lebar bagian paralel sempit berkurang secara signifikan.
- ASTM D638 Type III - Jika spesimen dengan ketebalan material lebih dari 7 mm dapat diperoleh melalui proses mekanis, maka digunakan spesimen Tipe III. Di sini, lebar bagian paralel yang sempit, serta lebar bahu dan panjang keseluruhan dinaikkan sehingga ketebalan spesimen tetap kurang dari lebarnya. Untuk ketebalan lembaran lebih dari 14 mm, ketebalannya disesuaikan melalui proses mekanis.
- ASTM D638 Type IV - Spesimen uji Tipe IV ideal untuk pengujian polimer yang sangat lunak (misalnya, karet) dan digunakan saat membandingkan polimer lunak dan polimer yang lebih kaku.
- ASTM D638 Type V - Jika hanya sejumlah kecil material yang tersedia, atau jika pemesinan spesimen dari suatu komponen tidak memungkinkan untuk spesimen yang lebih besar, maka digunakan spesimen Tipe V, yang diperkecil di setiap dimensi relatif terhadap Tipe I.
Menurut ASTM D638, spesimen Type V digunakan ketika jumlah material yang tersedia terbatas atau ketika spesimen yang lebih besar tidak dapat diambil dari komponen yang sedang dievaluasi.
- Aplikasi yang umum meliputi:
- Proyek pengembangan material
- Komponen prototipe
- Spesimen uji dari proses additive manufacturing
- Komponen molding berukuran kecil
- Analisis kerusakan
- Spesimen hasil machining dari komponen jadi
Karena spesimen Type V memiliki luas penampang yang jauh lebih kecil dan gauge length yang lebih pendek dibandingkan spesimen standar Type I, perhatian khusus harus diberikan pada alignment spesimen, penjepitan, dan pengukuran regangan untuk memastikan hasil yang akurat dan dapat diulang.
L0 Panjang pengukuran
L Pemisahan grip-ke-grip
l1Panjang bagian paralel sempit/diameter bagian dalam
l2 Jarak antara bagian yang lebar dan paralel
l3 Panjang total / diameter luar
b2 Lebar spesimen di area bahu
b1 Lebar spesimen dalam area panjang pengukur
h Ketebalan spesimen
| Standar | Tipe spesimen | Catatan | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D638 | Tipe I | Spesimen yang direkomendasikan untuk plastik rigid | ≥165 | 57±0,5 | 19+6.4 | 13±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Tipe II | Direkomendasikan ketika spesimen Type I tidak patah pada area penampang sempit | ≥183 | 57±0,5 | 19+6.4 | 6±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 135±5 |
| ASTM D638 | Tipe III | Untuk ketebalan lebih dari 7mm (plastik rigid maupun lunak) | ≥246 | 57±0,5 | 29+6.4 | 19±0,5 | 7 ... 14 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Tipe IV | Untuk perbandingan plastik rigid dan lunak | ≥115 | 33±0,5 | 19+6.4 | 6±0,05 | 3,2±0,4 | 25±0,13 | 65±5 |
| ASTM D638 | Tipe V | Spesimen kecil dari komponen | ≥63,5 | 9,53 | 9,53+3.1 | 3,18±0,5 | 3,2±0,4 | 7,62 | 25,4±5 |
Conditioning spesimen yang tepat sangat penting untuk memperoleh hasil ASTM D638 yang konsisten dan dapat dibandingkan. Banyak polimer sensitif terhadap kadar kelembapan dan temperatur. Perbedaan dalam conditioning dapat memengaruhi secara signifikan nilai karakteristik berikut:
- Modulus tarik
- Tegangan luluh
- Kekuatan Tarik
- Ketegangan saat berhenti
Hal ini sangat penting terutama untuk material higroskopis seperti polyamide (PA), PET, PBT, dan berbagai polimer berbasis bio.
ASTM D638 menetapkan kondisi laboratorium standar dan merekomendasikan conditioning spesimen sebelum pengujian jika disyaratkan oleh spesifikasi material. Untuk memastikan hasil yang dapat dibandingkan antar laboratorium, prosedur conditioning yang identik sebaiknya selalu digunakan.
Untuk banyak aplikasi rutin ASTM D638, extensometer memberikan akurasi yang memadai dan tetap menjadi solusi yang banyak digunakan.
Clip-on extensometer sangat cocok digunakan untuk:
- Aplikasi quality control
- Termoplastik rigid
- Material dengan elongasi sedang
- Pengukuran standar tensile strength dan modulus
Namun, clip-on extensometer memerlukan pemasangan manual dan terkadang dapat memengaruhi perilaku spesimen yang sangat lunak, tipis, atau memiliki elongasi yang sangat tinggi. Untuk laboratorium yang membutuhkan reproducibility maksimal, throughput tinggi, atau pengujian material yang menantang, pengukuran regangan menggunakan sensor arm atau optical extensometer sering memberikan manfaat yang signifikan.
Kapasitas mesin pengujian material yang dibutuhkan terutama bergantung pada luas penampang spesimen dan perkiraan tensile strength material.
Untuk sebagian besar aplikasi ASTM D638, berlaku ketentuan berikut:
- Sistem dengan kapasitas 1 kN hingga 5 kN cocok untuk material berkekuatan rendah dan spesimen kecil.
- Sistem 10 kN umumnya digunakan untuk pengujian plastik secara rutin.
- Kapasitas yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk material yang diperkuat secara signifikan atau memiliki penampang yang sangat besar.
Aspek terpenting bukan hanya kapasitas gaya maksimum, tetapi juga pemilihan mesin pengujian dan load cell yang memberikan resolusi dan akurasi yang memadai pada rentang gaya yang diharapkan. Load cell yang dipilih dengan tepat akan meningkatkan kualitas pengukuran, terutama saat menentukan modulus dan menguji material berkekuatan rendah.
ASTM D638 dan ISO 527 merupakan standar yang paling umum digunakan untuk pengujian tarik plastik. Sementara ASTM D638 menghadirkan karakterisasi pragmatis dari sifat tarik, prinsip panduan standar ISO 527 adalah reproduktifitas tingkat tinggi dari hasil pengujian di seluruh laboratorium, perusahaan, dan batas negara. Meskipun keduanya menentukan sifat mekanis yang serupa, metode pengujiannya tidak dapat dipertukarkan secara langsung.
Perbedaan yang paling penting meliputi:
- Geometri spesimen & gauge length: ASTM D638 Type I merupakan spesimen yang direkomendasikan untuk plastik rigid dengan bentuk dumbbell, panjang total 165 mm, ketebalan 3,2 mm (1/8 inci), dan gauge length 50 mm (2 inci), dimensi tersebut relatif mendekati ketebalan komponen aktual dan tetap mendukung akurasi pengukuran regangan yang baik. Spesimen dumbbell yang direkomendasikan dalam ISO 527-2 adalah Type 1A (injection molded) dengan panjang total 170 mm, ketebalan 4 mm, dan gauge length 75 mm atau 50 mm. Jika ASTM mendefinisikan lima jenis spesimen, ISO membatasi penggunaan pada dua jenis spesimen untuk mencapai tingkat presisi perbandingan yang lebih tinggi.
- Persyaratan pengukuran regangan
- Definisi kecepatan pengujian
- Metode penentuan hasil tertentu
ASTM D638 terutama digunakan di Amerika Utara, sedangkan ISO 527 lebih umum digunakan secara internasional.
Karena perbedaan tersebut dapat memengaruhi nilai modulus, yield stress, tensile strength, dan elongation, hasil ASTM D638 tidak boleh dibandingkan secara langsung dengan hasil ISO 527 kecuali perbedaan metodologinya dipahami dan didokumentasikan dengan baik.
Bagi perusahaan yang memasarkan produk secara global, merupakan praktik umum untuk memiliki kapabilitas pengujian ASTM D638 maupun ISO 527 secara bersamaan.
Plastik yang diperkuat serat panjang seperti CFK umumnya diuji menggunakan ASTM D3039. Bahan-bahan ini dapat memiliki sifat yang sangat berbeda tergantung pada arah dan struktur laminasi atau kain. Oleh karena itu, material tersebut sering memerlukan spesimen dan metode pengujian khusus.
Untuk plastik rapuh/brittle plastics dan plastik yang tidak menunjukkan titik leleh, strain at break diukur secara langsung dengan pengukuran mekanis atau non-kontak ekstensometer. Dalam kasus termoplastik yang menunjukkan titik luluh, regangan nominal saat putus diukur dari perjalanan pegangan penarik mesin penguji.
Kekuatan tarik adalah tegangan tarik tertinggi yang dapat dicapai spesimen selama uji tarik. Kekuatan tarik ini dapat terjadi pada titik luluh, dalam hal ini disebut sebagai kekuatan tarik pada titik luluh. Jika kekuatan tarik terjadi sesaat sebelum keruntuhan spesimen, itu disebut sebagai kekuatan tarik putus.
Standar ASTM E132 menentukan metode pengujian yang sesuai untuk mengukur rasio Poisson pada suhu sekitar. Namun, dalam kasus plastik tanpa penguat, nilai tetap untuk rasio Poisson biasanya dapat digunakan untuk keperluan perhitungan, karena sebagian besar konstan.
Selain bentuk spesien, ASTM D638 juga menjelaskan keakuratan dimensi spesimen yang harus diukur.
- Lebar spesimen plastik dapat ditentukan dengan menggunakan jangka sorong, mikrometer, atau alat pengukur cross-section
- Ketebalan spesimen plastik diukur dengan mikrometer atau alat pengukur cross-section
- force pengukuran antara 5 dan 15 N, surfaces pengukur berbentuk bundar dan rata, biasanya dengan diameter 6,35 mm (6,5 mm). Elemen kontak lainnya dimungkinkan
- Pengukuran dilakukan di bagian tengah spesimen dan di dalam panjang pengukur. Spesimen injection-molded diukur dalam jarak 5 mm dari pusat gauge length.
- Kesalahan pengukuran ketebalan sebesar 0,1 mm menghasilkan kesalahan sebesar 2,5%!
Nilai yang akan diukur menurut ASTM D638 termasuk travel crosshead, atau perubahan jarak penjepitan dan elongation spesimen yang diukur secara langsung. Untuk pengukuran perjalanan crosshead, ASTM D638 membutuhkan akurasi ± 10% relatif terhadap nilai terukur masing-masing. Perjalanan crosshead secara khusus digunakan untuk penentuan nominal strain at break, sehingga jarak yang akan diukur relatif besar.
Modulus tarik ditentukan dengan ekstensometer pengukuran langsung. Kesalahan yang diizinkan dalam penentuan regangan ditentukan pada 0,0002 [mm/mm]. Ini sesuai dengan kesalahan regangan sebesar 0,02% atau — pada panjang pengukur 50 mm — kesalahan perpindahan yang diizinkan sebesar 0,01 mm.
Untuk pengukuran titik leleh dan elongation kecil hingga sekitar 20%, ASTM D638 membutuhkan kepatuhan dengan C sesuai dengan standar kalibrasi ASTM E83. Untuk elongasi hingga 10%, ini berarti nilai kesalahan maksimum yang ditetapkan dalam penentuan regangan sebesar 0,001 [mm/mm], yang setara dengan elongasi 0,1%. Untuk pengukuran elongasi yang lebih tinggi, kesalahan relatif dari masing-masing nilai terukur tidak boleh melebihi ± 1%.
Untuk pengukuran elongasi lebih tinggi dari 20%, ASTM D638 mengizinkan kesalahan pengukuran relatif ± 20%, yang dapat dicapai bahkan dengan ekstensometer yang relatif sederhana.
Unduhan yang terkait dengan ASTM D638
- Brosur Industri: Plastik & Rubber PDF 9 MB
- Informasi produk: CMU 30 dan CMU 80 PDF 718 KB
- Informasi produk: zwickiLine hingga Fmax 5 kN PDF 820 KB
- Informasi produk: ProLine, Fmax 5-100 kN PDF 1 MB
- Informasi produk: AllroundLine, Fmax 5-100 kN PDF 1 MB
- Informasi produk: Pneumatic Grips, Fmax 10 kN/20 kN PDF 2 MB
- Informasi produk: Pegangan Sekrup, Fmax 5 kN/10 kN PDF 485 KB
- Informasi produk: Wedge Grip, Fmax 10 kN/20 kN PDF 713 KB
- Informasi produk: Wedge Grips “Body Over Wedge”, Fmax 10 kN PDF 690 KB
- Informasi produk: digiClip PDF 590 KB
- Informasi produk: Ekstensometer tipe clip-on PDF 525 KB
- Informasi Produk makroXtens extensometer PDF 637 KB
- Informasi produk: videoXtens 2-150 HP PDF 1 MB
