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ISO178 | プラスチックの3点曲げ試験

ISO 178に準拠した3点曲げ試験は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の曲げ特性の決定に使用されます。この試験で最も一般的に得られる結果には、応力-ひずみ曲線の初期の傾きから計算される曲げ弾性率、曲げ強度、および試験体破壊時の曲げひずみが含まれます。延性を持つプラスチックに対しては、曲げ応力は通常、定義されたわみで決定されます。

ISO 178に従った3点曲げ試験の試験アレンジメントは、2つの平行な支持体またはアンビルと、これらの間に配置された標準試験片が小さな曲げ角度で変形するための中央に位置する荷重エッジまたは上部アンビルで構成されています。曲げ力とたわみを測定して試験片の極限繊維応力とひずみを決定し、そこから個々の試験結果が単一点データの形式で計算されます。

プラスチック材料の曲げ特性を特徴づける別の方法は、ASTM D790規格で説明されています。

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ISO 178に準拠した3点曲げ試験の目的と特性値

ISO 178及びASTM D790に記載の3点曲げ試験は硬化、半硬化プラスチックの古典的な標準化された特性評価方法を説明しています。これらの試験で決定される曲げ特性は、設計者、エンジニア、および製造業者にとって重要であり、プラスチック材料がその想定された用途の要件を満たしていることを確保する役立ちます。

典型的な試験結果は以下を含みます:

  • 曲げ弾性率と曲げ強度:曲げ弾性率は材料の剛性を示す指標であり、曲げ荷重に対してどれだけよく抵抗できるかを示します。曲げ強度は、材料が曲げ状態で破断する前に耐えられる最大荷重に関する情報を提供します。
  • 3.5%伸び時の応力
  • 降伏点及び試験片破断時の応力と伸び

ISO 178に準拠した3点曲げ試験の実施

  • ISO 1783点曲げ試験では、棒状のプラスチック試験片が2つのアンビルの間に配置されます。
  • その後、力が試験片の上部に垂直にかかり、アンビルの中央に位置します。
  • 試験片の力と変形を測定して、曲げ弾性率と曲げ強度を求めます。曲げひずみは、makroXtens伸び計で測定されます。

ISO 178 試験片計上と寸法

ISO 178に従い、3点曲げ試験試験片は、成形材料の特性評価に使用されるISO 20753に従った多目的試験片の中央部から取られます。これにより、ポリマーが引張試験と同じ加工条件で試験されることが保証されます。

Lチャック間距離
l1狭い平行部分/内径の長さ
l3全長/外径
b2肩部分の試験片幅
b1 ゲージ長さ部分の試験片幅
h 試験片の厚さ

ISO 178 3点曲げ試験のための試験片形状と寸法
規格 タイプ 注記 l3
mm
l1
mm
b2
mm
b1
mm
h
mm
L
mm
形状
ISO 20753 A1 射出成形による
多目的試験片
≥ 150 80±2 20±0.2 10±0.2 4.0±0.2 115±1 ダンベル試験片
ISO 178 - 多目的試験片の
中央部分
- ≥ 80 - 10±0.2 4(推奨) - 棒状試験片

 

3点曲げ試験の要求事項

  • 曲げ応力とひずみの計算では、通常、小さなたわみを考慮し、アンビル上の摩擦は考慮されません。そのため、規格ではこの方法を3.5%の曲げひずみに制限しています。これは、高さが4 mmのISO試験片に対して6 mmのたわみを示します。規格で許容される計算誤差は、この範囲では測定値の1%未満に収束しています。
  • 曲げ試験の試験片寸法を測定する際には、非常に注意を払うことが要件とされます。試験片の厚さは曲げ応力の計算において二乗で計算されるため、測定誤差の結果も二乗関数となります。試験片の高さが4.0 mm(公称)でわずか0.1 mmの測定誤差は、曲げ応力に約5%の誤差を生じます。
  • たわみ測定はその試験ラボの目的に応じて実施されます。目的や試験の複雑性に応じて、ISO 178でさまざまなたわみ測定のタイプが指定されています:

 

試験のタイプ(I-IV)は、複雑性と精度要件の昇順に配置されます。
試験タイプ I II III IV
試験の
必要な目的
応力 / 強度のみ 応力 / 強度 / 1%以上のひずみ 応力 / 強度 / ひずみ / 反復可能で精密なモジュール値 応力 / 強度 / ひずみ / 正確かつ精密でより高精度なモジュール値
たわみ測定
のタイプ
測定不要 クロスヘッド変位 コンプライアンス補正を用いたクロスヘッド変位 たわみ計測装置を介した直接測定

 

  • 最もシンプルなケース(タイプ I)ですと、最大荷重かあるいは応力のみを決定し、たわみ測定は必要ありません。
  • 例えば、1%を超える外側のファイバーひずみ (タイプ II)、つまり3.5%の曲げ降伏強さをもたらすたわみ値のみを決定する場合は、試験機のクロスヘッド変位モニターによる簡単な測定で十分です。
  • 規格で定義されているタイプIIIは、品質保証や研究開発の課題での曲げ弾性率の測定を記述しており、内部比較や許容範囲の監視の目的でのみ使用されるものであり、したがって、測定の正確性よりも良好な反復性が重要であるとされています。この場合、試験アレンジメントを簡素化するために、試験機のクロスヘッド変位計とコンプライアンス補正が使用されることがあります。
  • もし、目的が他の試験研究所と比較可能なタイプIVに基づく正確な試験結果を達成することである場合、ISO 9513の精度クラス1に基づく直接たわみ測定の使用が必須です。

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  • ISO 178規格で定義されたすべての特性値や設定が、規格試験プログラムに含まれており、規格に準拠することが確約されています。試験ソフトウェアはユーザーを試験の各ステップで確実に案内します。
  • ユーザーは自分の役割に応じたステップしか表示されず、ユーザー管理機能を通じてステップが設定されます。
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  • Trend Analysis機能を使用すると、簡単な長期評価オプションで長期的な偏差を認識できます。

ISO 178 3点曲げ試験

寸法精度に加えて、当社の洗練された曲げ試験治具の重要な特徴は、高精度なアラインメントにあります。サポートは、サポート同士の位置やダイの位置と正確に位置合わせされています。応力-ひずみ曲線では、角度誤差により曲線の足が作成され、弾性率の決定が大幅に損なわれる可能性があります。調整可能なサポートと適切に設計されたゲージにより、この作業は大幅に容易になります。サポートのセンタリングストップにより、試験片を正確に位置決めすることが容易になります。

ツビックローエル3点曲げ試験治具の利点と特徴

ISO 178に準拠したディスタンスゲージを備えた3点曲げ試験治具:

  • ツビックローエルの曲げ試験治具を使用すると、最大20 kNの力まで試験が行われます。最大たわみは36 mmです。
  • ディスタンスゲージを使用してアンビル間の距離と中心合わせを設定すると、ISO 178およびASTM D790に基づく試験時に規格に準拠した曲げ試験治具を設定できます。
  • ISO 178による3点曲げ試験では、アンビルとダイの半径が5 mmでアンビルの幅が40 mmの場合、アンビル間隔は64 mmです。
  • アンビルは互いに正確な距離に配置し、軸と中心合わせが行われます。
  • 曲げ試験キットのセンタリングストップは、ディスタンスゲージを使用して簡単に調整および配置できます。試験片幅が10 mm(ISO 178)および12.7 mm(ASTM D790)に対応します。

ISO 178 – たわみ測定におけるツビックローエルソリューション

 

ISO 178に従った3点曲げ試験の結果は、特に試験片の表面付近の材料の挙動を示しています。測定されたたわみは、引張試験での伸びより約4倍大きくなります。

  • 試験タイプIIIに準拠したたわみ測定の要件を参照すると、ツビックローエルの試験機は、testXpert試験ソフトウェアを使用して、ロードフレーム、ロードセル、および曲げ試験ツールの変形を補正できます。これにより、試験機のクロスヘッド変位計を介して十分に正確な測定が可能になります。マシンの操作はシンプルで、特に品質保証向けとなっています。
  • ISO 178の試験タイプIVのように高度な再現性が必要な場合は、試験片の下で無負荷でたわみ測定をするをお勧めします。ツビックローエルは引張センサーアームの代わりに、自動のマクロ伸び計 マルチ伸び計と一緒に使用可能な曲げ試験用のセンサーアームを提供しています。

ISO 178に従った3点曲げ試験向けロードフレーム

ISO 178に従って3点曲げ試験を実行するためには、万能試験機zwickiLineProLine そして AllroundLineを使用します。

ISO 178 自動化された3点曲げ試験

特に大量の試験の場合には多くの人員が拘束されることになります。プラスチックにおける自動化された試験システムは、有資格のラボスタッフをこれらのルーチン的な作業から解放し、より複雑な業務に集中できるようにします。これには、データの解釈や評価、新しい材料の評価、その他の研究活動などが含まれます。

当社の自動試験システムroboTest NroboTest LroboTest Rのいずれも、ISO 178に基づく自動化された3点曲げ試験に使用できます。

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