ASTM D256: Izod kerfslagwaarde van kunststoffen
De Izod kerfslag-impacttest volgens ASTM D256 is een van de belangrijkste testmethoden voor het bepalen van de impactsterkte van kunststoffen. In de praktijk falen vele tests door onzorgvuldige samplevoorbereiding, foute uitlijning of ongeschikte testsystemen.
Met normconforme kerfslaghamers kan betrouwbaar voldaan worden aan de vereisten uit de ASTM norm, en kunnen reproduceerbare testresultaten bekomen worden voor vergelijking van materialen, kwaliteitscontrole en ontwikkeling.
Courante foutoorzaken Testprocedure Toepassingen FAQ over ASTM D256 Downloads Gratis advies
ASTM D256 Izod kerfslagwaarde: Sleutelpunten
- In de praktijk falen vele tests door onnauwkeurige samplevoorbereiding, foute uitlijning of ongeschikte testsystemen.
- Testmethoden die overeenkomen met de normen en gecontroleerde testcondities zijn essentieel voor reproduceerbare testresultaten.
- Bij hoge aantallen tests leiden operatorafhankelijke factoren afkomstig van het manueel behandelen tot bijkomende variabiliteit, langere testtijden en verhoogde personeelskosten.
- Met geschikte kerfslaghamers voor kunststoffen kunnen de typische foutoorzaken vermeden worden en liggen consistente testresultaten binnen handbereik.
- Deze test wordt toegepast voor onder andere materiaalontwikkeling, kwaliteitscontrole en ingangscontrole.
- De testXpert testsoftware zorgt voor gecentraliseerde evaluatie, integratie met bestaande systemen (ERP/LIMS) en vroegtijdige detectie van afwijkingen.
ASTM D256 in de praktijk: Courante foutoorzaken en hun effect op testresultaten
In de praktijk worden onbetrouwbare of onvergelijkbare resultaten van Izod kerfslagproeven volgens ASTM D256 vaak veroorzaakt door afwijkingen in de testprocedure ten opzichte van de vereisten van de norm. Zelfs kleine fouten in samplevoorbereiding, testopstelling of testcondities kunnen de gemeten impactweerstand aanzienlijk beïnvloeden.
Typische oorzaken en hun gevolgen zijn:
- Onvoldoende of ongeschikte samplevoorbereiding: Zelfs kleine onnauwkeurigheden tijdens het frezen van de kerf (geometrie, diepte, positie) onder invloed van verschillende snijwerktuigen, of slechte kerfkwaliteit (bv. bramen, scheurtjes) veranderen de spanningsconcentratie ter hoogte van de kerf. Hierdoor kan de kerfslagwaarde aanzienlijk afwijken van het werkelijke materiaalgedrag.
- Afwijkingen van de afmetingen van het sample en de kerfgeometrie: Afmetingen of vormen die niet overeenstemmen met de normen zorgen voor resultaten die niet langer vergelijkbaar zijn met specifieke waarden of andere tests.
- Fouten bij het behandelen van samples: Vertragingen tussen het verwijderen van het Izod sample uit de temperatuurkast en het testen kunnen leiden tot temperatuurverlies en onnauwkeurige testresultaten (ASTM D256 stelt maximaal 5 seconden).
- Onnauwkeurige uitlijning en inklemmen van de samples: Als het sample niet precies gepositioneerd wordt, of verschillende klemkrachten uitgeoefend worden, verandert het breukgedrag. Hierdoor ontstaat meer variatie in de testresultaten.
- Onjuiste selectie van de hamer: Een pendelhamer met een ongeschikte energiecapaciteit (de impactenergie mag niet hoger zijn dan 85% van de energiecapaciteit) of gebruik buiten het optimale meetgebied kan de nauwkeurigheid van de resultaten beïnvloeden.
- Energieverliezen buiten het testsample worden niet in rekening gebracht: De meetmethode impliceert dat alle energieverliezen toe te wijzen zijn aan het sample. Externe energieverliezen (bv. door wrijving of trillingen) verstoren de resultaten als ze niet weggewerkt of gecorrigeerd worden.
- Ongeschikte correctie van de wrijvingsverliezen: Luchtweerstand en wrijving ter hoogte van de lagers van de hamer veroorzaken energieverliezen. Als deze niet regelmatig gekalibreerd, gecontroleerd en aan de correcte hamer toegewezen worden, ontstaan systematische fouten.
- Onvoldoende massa of onstabiele positionering van het testtoestel: Als de kerfslaghamer niet zwaar genoeg is of niet trillingsvrij opgesteld werd (bv. op een onstabiele laboratoriumtafel), kunnen trillingen en bewegingen tijdens de test leiden tot bijkomende energieverliezen en foutieve resultaten.
Voor reproduceerbare en vergelijkbare resultaten is het daarom cruciaal de test strikt volgens de normen uit te voeren, maar ook de invloed van de operator te minimaliseren - van bij de samplevoorbereiding en selectie van het testsysteem tot en met stabiele testcondities.
Zo werkt de test:
De hamer bestaat uit een pendelstang met een impactlichaam en wordt gemonteerd via een lagering met lage wrijving. Tijdens de test raakt de hamer met een vastgelegde hoeveelheid energie een gekerfd sample dat aan één kant ingeklemd zit. Een deel van de kinetische energie wordt geabsorbeerd door het materiaal, waardoor de hamer na de impact niet terugkeert tot zijn originele valhoogte. De geabsorbeerde impact-energie wordt bepaald uit het verschil tussen de valhoogte en de stijghoogte.
Het sample wordt verticaal ingeklemd zodat de kerf exact zit waar het grootste buigmoment optreedt. Een gestuurde klemkracht - bijvoorbeeld met een persluchtklem - draagt aanzienlijk bij tot reproduceerbare testresultaten.
De ZwickRoell kerfslaghamers voor kunststoffen zijn geschikt voor de Izod impacttest volgens ASTM D256.
De Izod kerfslaghamers hebben twee types impactblokken voor manueel respectievelijk pneumatisch inklemmen, zodat een breed gamma samples veilig en reproduceerbaar ingeklemd kan worden - zelfs materialen die gevoelig zijn aan klemkracht. Een centreerhulp en snel uitwisselbare inzetstukken verzekeren dat elk sample precies uitgelijnd wordt en dat zelfs temperatuurgestuurde en klemgevoelige materialen betrouwbaar volgens de normen getest worden.
De standaard hamer volgens ASTM D256 heeft een initiële potentiële energie van 2,75 J bij een valhoogte van 610 ±2 mm. Andere hamers ontstaan door het verdubbelen van de initiële potentiële energie bij dezelfde valhoogte. Hierdoor ontstaat een impactsnelheid van ongeveer 3,46 m/s. Voor normconforme tests wordt de lichtste hamer met voldoende energiecapaciteit geselecteerd voor de meting.
Voor betrouwbare testresultaten moeten externe invloeden zoals wrijving of trillingsverliezen geminimaliseerd worden. Kwalitatieve kerfslaghamers worden daarom passend gekalibreerd en ontworpen voor minimale energieverliezen. Moderne systemen zoals de ZwickRoell kerfslaghamers maken bijvoorbeeld gebruik van bijzonder stijve en lichte hamers met dubbele stang uit unidirectionele koolstofmaterialen met zeer lage massa en optimale stijfheid om vibraties te verminderen en de meetnauwkeurigheid te verhogen.
Naast factoren afkomstig van de uitrusting, heeft ook de operator in de praktijk een belangrijke impact op de reproduceerbaarheid en efficiëntie van het testproces. Voornamelijk bij grote aantallen of repetitieve testtaken leidt manuele behandeling tot bijkomende variatie, langere testtijden en verhoogde personeelskosten. Het ZwickRoell roboTest H geautomatiseerde testsysteem zorgt voor het automatisch toevoeren, tempereren en positioneren van samples, voor consistente testcondities en aanzienlijk lagere invloed van de bediener.
Wil u tests volgens ASTM D256 automatiseren en uw processen optimaliseren?
Onze geautomatiseerde testsystemen voeren volautomatisch Izod impacttests uit. Dit zorgt voor consistente testcondities, gereduceerde variatie en efficiënt testen van loten zonder manuele interventie.
Onze automatiseringsexperts zijn er om u te adviseren!
Video: Kerfslaghamers voor het testen van kunststoffen
De ZwickRoell HIT reeks kerfslaghamers voor de kunststofindustrie biedt een uiterst precieze en kostengunstige oplossing. De kerfslaghamers zijn beschikbaar van 5 tot 50 joule en zijn niet enkel geschikt voor normconforme uitvoering van Izod kerfslagtests volgens ASTM D256, maar ook voor Charpy, Dynstat en Impacttrektests volgens ASTM, ISO en DIN.
Toepassingen: Toepassingen van de testmethode volgens ASTM D256
Typische toepassingen voor Izod kerfslagtests volgens ASTM D256 zijn situaties waarbij stijve kunststoffen blootgesteld worden aan impactbelastingen of waar hun mechanische sterkte betrouwbaar beoordeeld moet worden. De test levert vergelijkbare prestatiecijfers voor ontwikkeling, kwaliteitscontrole en materiaalselectie.
Typische toepassingen van de testmethode zijn onder andere:
- Vergelijking van materialen in ontwikkeling: Verschillende polymeren, compounds of formuleringen kunnen vergeleken worden op vlak van hun Izod impactweerstand. Zo kunnen materialen specifiek geselecteerd of geoptimaliseerd worden voor toepassingen met verhoogde mechanische spanningen.
- Kwaliteitscontrole in productie: Bij serieproductie wordt de test volgens ASTM D256 gebruikt om de materiaaleigenschappen te bewaken. Afwijkingen in de grondstoffen, verwerking of loten kunnen vroeg gedetecteerd worden.
- Ingangscontrole op kunststoffen: Bij tests op granulaat of halffabrikaten kan verzekerd worden dat de geleverde materialen voldoen aan de vereiste mechanische eigenschappen.
- Testen van componenten en weggenomen samples: Samples kunnen rechtstreeks uit afgewerkte stukken of gespoten onderdelen genomen worden om de ware materiaaleigenschappen in het onderdeel te verifiëren.
- Evaluatie van veroudering en omgevingsinvloeden: Vergelijkende tests worden gebruikt voor het analyseren van veranderingen in de Izod impactweerstand ten gevolge van bijvoorbeeld temperatuurspanningen, contact met stoffen of blootstelling aan UV.
Optimale integratie van de test volgens ASTM D256 via onze testXpert testsoftware
Een testsoftware-oplossing voor alles: testen van de impactsterkte volgens ASTM D256, trektests, buigtests en melt flow tests. Alle gegevens kunnen samen geëvalueerd worden.
- Talloze import- en exportmogelijkheden verzekeren een ideale integratie van testXpert en impacttests volgens ASTM D256 in uw processen. De testsoftware leest gegevens automatisch in uit andere systemen en schrijft ze weer weg, bijvoorbeeld naar het ERP of LIMS systeem van uw bedrijf.
- Het opmeten van samples volgens ASTM D256 is geïntegreerd: Tijdens de meting worden de overblijvende breedte, hoogte en breedte van het sample doorgestuurd van het meettoestel naar testXpert met een druk op de knop.
- Alle karakteristieke waarden uit de impacttest volgens ASTM D256, de trektest, de buigtest en de melt flow test worden samen opgeslagen in een database. De testgegevens zijn makkelijk terug te vinden, te evalueren en te reproduceren - over alle toepassingen heen. De toegang werkt eenvoudig via een webbrowser vanop elke locatie die voor u handig is.
- Onze trendanalyse levert een statistische procescontrolekaart (SPC) af waarmee u mogelijke afwijkingen ten opzichte van de kwaliteitsspecificatie snel detecteert.
Vaak gestelde vragen over de Izod kerfslagwaarde volgens ASTM D256
Een conventionele Charpy of Izod impacttest meet de impactenergie afgegeven door een hamer bij het treffen van het sample. Deze energie kan makkelijk bepaald worden uit het verschil tussen de valhoogte van de hamer en de stijghoogte na de impact. In de ISO normen wordt de impactenergie betrokken op de sectie van het sample en uitgedrukt in [kJ/m²], in de ASTM normen is het gebruikelijk de energie te betrekken op de dikte van het sample om de impactsterkte aan te duiden, bijvoorbeeld in [ft lbf/in].
De gekerfde Izod impacttest volgens ASTM D256 levert karakteristieke waarden voor de impactweerstand en kerfgevoeligheid bij hoge reksnelheden als een diktegerelateerde energiewaarde. Daarnaast worden volgende normen gebruikt:
- ASTM D4812: Een Izod testmethode voor het meten van de impactsterkte op ongekerfde samples
- ASTM D4508: Een Izod testmethode voor het metingen op kleine samples (Chip impact), de tegenhanger van de Dynstat kerfslagtest volgens DIN 53435.
- ISO 180: Beschrijft de Izod impacttest voor de bepaling van de impactsterkte en kerfslagwaarde van kunststoffen. Deze leveren karakteristieke waarden voor de impactsterkte bij hoge reksnelheden uitgedrukt als waarde ten opzichte van de sectie.
Beide methoden karakteriseren de impactsterkte van een kunststof. De Izod testmethode, waarbij het sample verticaal wordt geplaatst, wordt normaal gezien gebruikt in ASTM normen. De Charpy methode, die gebruikt maakt van een driepunts buigopstelling, is de voorkeursmethode in ISO normen.
Beide methoden worden gebruikt voor het meten van de gekerfde impactweerstand, waarbij het gekerfde sample zo wordt getroffen dat de kerf zich bevindt in de zone waar het sample op trek belast wordt. Voor de Izod test bevindt deze trekzone zich aan de impactzijde van de hamer, voor de Charpy test aan de tegenovergestelde zijde.
De Charpy methode heeft verschillende voordelen bij tests aan lage temperaturen, aangezien de steunpunten van het sample zich relatief ver van het impactpunt van de hamer bevinden. Zo wordt de temperatuur niet beïnvloed door de steunpunten in de voor de test relevante zone en kunnen de samples eenvoudig vanuit een tempereerbox geplaatst worden.
De Izod kerfslagtest volgens ASTM D256 wordt gebruikt voor alle kunststoffen om het gedrag bij impactbelasting te karakteriseren. De impact-buigspanning wordt zijdelings uitgeoefend op een gekerfd sample dat aan één uiteinde ingeklemd wordt. Het resultaat wordt weergegeven als de diktegerelateerde energie-absorptie van het sample.
De norm bevat verschillende procedures, kerfafmetingen en kerfopstellingen om de kerfgevoeligheid van een polymeer te testen.
- Methode A wordt gebruikt voor kunststoffen met een Izod kerfslagwaarde hoger dan of gelijk aan 27 J/m. In dit geval wordt een kerfradius van 0,25 mm gebruikt. Het resultaat wordt rechtstreeks berekend uit de stijghoek van de hamer na de impact.
- Methode C wordt gebruikt voor zeer brosse kunststoffen met een Izod kerfslagwaarde lager dan 27 J/m. Ze komt overeen met methode A, maar de gemeten impactenergie wordt gecorrigeerd met de hoeveelheid berekende centrifugale arbeid van het sample.
- Methode D wordt gebruikt voor het meten van de kerfgevoeligheid van een polymeermateriaal. Hier wordt de gemeten kerfslagwaarde gemeten op samples met verschillende kerfradii, en wordt de kerfgevoeligheid berekend als een lineaire gradiënt over de kerfradius.
- Methode E wordt gebruikt voor het inschatten van de impactsterkte van ongekerfde samples. Bij deze methode wordt het sample 180° gedraaid zodat de kerf aan de tegenovergestelde kant van de impact zit. Het resultaat is enkel rechtstreeks vergelijkbaar met tests op ongekerfde samples.
De buitenafmetingen van samples volgens ASTM D256 zijn vastgelegd op een lengte van 2,5 in (63,5 mm) en een hoogte van 0,5 in (12,5 mm). De breedte van spuitgegoten samples mag variëren tussen 0,118 in (3,0 mm) en 0,5 in (12,5 mm), waarbij samples met een breedte van 1/8 in (3,2 mm) of 1/4 in (6,35 mm) courant zijn.
Exacte details zijn terug te vinden in de specificaties van het materiaal, of moeten afgesproken worden tussen de betrokken partijen. Voor samples die uit onderdelen gehaald worden, bepaalt de wanddikte van het onderdeel meteen ook de breedte. Samples uit dunnere wanddikten worden getest met een impacttest volgens ASTM D1822.
Aangezien de methode een gekerfde meting van de impactsterkte beschrijft, moet het sample gekerfd worden.
- Voor de courante Methode A wordt een kerf met een radius van 0,25 mm en een hoek van 45° gefreesd in het sample tot een hoogte van 0,40 in (10,16 mm) overblijft aan de basis van de kerf.
- Voor de meting van de kerfgevoeligheid volgens Methode D, moeten de samples met verschillende kerfradii voorbereid worden. Naast de standaardkerf volgens Methode A, worden samples gefreesd met een kerfradius van 0,04 in (1,0 mm).
