ASTM D638 trekeigenschappen van kunststoffen
De trektest volgens ASTM D638 is een van de meest gebruikte methoden om de mechanische eigenschappen van thermoplasten en thermohardende vormmassa’s te evalueren.
In de praktijk worden echter vaak aanzienlijke verschillen in treksterkte, modulus, vloeispanning en verlenging vastgesteld tussen laboratoria, bedieners en testsystemen. De oorzaak ligt zelden alleen bij de materiaaltestmachine. Afwijkingen in samplevoorbereiding, opmeting van het sample, keuze van de extensometer, conditionering in een bepaalde omgeving, keuze van de klemmen en testsnelheid kunnen de testresultaten beïnvloeden.
ZwickRoell helpt laboratoria de spreiding van testresultaten te minimaliseren met op elkaar afgestemde testsystemen, intelligente testsoftware, geautomatiseerde workflows en toonaangevende technologieën voor rekmeting.
Vaak voorkomende foutenbronnen Testprocedure Toepassingsgebieden FAQ’s Downloads Vraag advies
ASTM D638: Sleutelpunten
- ASTM D638 beschrijft de uniaxiale trektest op versterkte en onversterkte kunststoffen voor de bepaling van trekspanning, verlenging, trekmodulus, treksterkte, vloeigrens en breukpunt, en optioneel het Poisson-getal.
- Sampletypes voor diktes tussen 1 mm en 14 mm. Voor folies dunner dan 1 mm, elastomeren, vezelversterkte composieten of schuimen zijn andere ASTM-normen relevanter.
- De testsnelheid beïnvloedt rechtstreeks de gemeten materiaaleigenschappen, omdat kunststoffen visco-elastisch gedrag vertonen.
- Een nauwkeurige rekmeting en de keuze van de juiste extensometer zijn cruciaal voor een betrouwbare bepaling van de modulus.
- Conditionering in een bepaalde omgeving kan de resultaten voor vochtgevoelige polymeren aanzienlijk beïnvloeden.
- Een geautomatiseerde meting van de doorsnede van het sample en een geautomatiseerde testsequentie verhogen de reproduceerbaarheid van de testresultaten en verminderen de invloed van de bediener.
- ZwickRoell biedt complete testoplossingen voor ASTM D638, bestaande uit materiaaltestmachines, klemmen, extensometers, testsoftware en automatisering.
ASTM D638 in de praktijk: Courante foutoorzaken en hun effect op testresultaten
Ook wanneer de test overal volgens ASTM D638 wordt uitgevoerd, kunnen de resultaten sterk verschillen tussen laboratoria, bedieners of testsystemen. Daarom is niet alleen de conformiteit van de testsequentie met de norm kritisch, maar ook de gecontroleerde uitvoering van elke afzonderlijke teststap:
- Samplevoorbereiding en samplekwaliteit:De kwaliteit van de test begint bij de samplevoorbereiding. Mogelijke oorzaken van afwijkingen zijn inconsistente spuitgietparameters, invloeden van de positie van de aanspuiting, inwendige restspanningen, beschadigingen door mechanische bewerking, kerven of oppervlaktedefecten en afwijkingen in dikte.
- Het juiste sampletype kiezen:ASTM D638 definieert verschillende sampletypes. Als een ongeschikt type wordt gebruikt, kan de breuk buiten de smalle parallelle zone optreden of wordt de rekmeting onbetrouwbaar. De keuze van het sampletype is bijzonder belangrijk bij kleine componenten, zachte polymeren of dikker plaatmateriaal.
- Doorsnedemeting: Alle spanningsgerelateerde waarden worden berekend op basis van de oorspronkelijke doorsnede van het sample. Kleine fouten bij het meten van de dikte of de breedte hebben een rechtstreekse invloed op alle spanningsgerelateerde resultaten, zoals treksterkte, modulus, vloeispanning en spanning/rekcurves. Zelfs een diktemeetfout van 0,1 mm kan een afwijking van 2,5% veroorzaken. Geautomatiseerde of rechtstreeks aangesloten meetinstrumenten verminderen invoerfouten en verbeteren de traceerbaarheid van de meetgegevens.
- Testsnelheid In tegenstelling tot de meeste metalen zijn kunststoffen door hun visco-elastische gedrag zeer gevoelig voor de reksnelheid. Verschillende testsnelheden kunnen de trekmodulus, de vloeispanning, de treksterkte en de rek bij breuk beïnvloeden. Daarom schrijft ASTM D638 verschillende snelheden van de traverse voor, afhankelijk van het materiaal en de verlengingseigenschappen, die consistent en normconform moeten worden ingesteld, gedocumenteerd en toegepast.
- Keuze van de extensometer: De rekmeting is een van de meest kritische aspecten bij tests volgens ASTM D638. Een ongeschikte extensometer kan de nauwkeurigheid van de modulus, de vloeirek en de rekmeting sterk beïnvloeden. Bijzondere uitdagingen doen zich voor bij het testen van zachte polymeren, impact-gemodificeerde materialen, stijve materialen en dunne testsamples. De keuze van de juiste technologie voor de rekmeting is vaak de belangrijkste beslissing in de testopstelling volgens ASTM D638.
- Keuze van de klemmen en uitlijning van het sample:Verkeerd inklemmen kan leiden tot slippen, voortijdige breuk in het klemgebied, buigspanningen, uitlijnfouten en verkeerde testsnelheden door beweging van de sampleklemmen (wiggen, enz.). De keuze van het juiste klemsysteem zorgt ervoor dat de krachten gelijkmatig over het sample worden verdeeld en dat de breuk binnen de meetlengte optreedt.
- Conditionering in een bepaalde omgeving: Temperatuur en luchtvochtigheid hebben een grote invloed op vele polymeren. Voorbeelden hiervan zijn polyamides, PET, PBT, TPU en biogebaseerde polymeren. Een ontoereikende conditionering kan leiden tot aanzienlijke afwijkingen in stijfheid, sterkte en verlenging.
- Invloed van de bediener tijdens het testverloop: Manuele processen vergroten de spreiding bij het opmeten van het sample, het plaatsen van de extensometer, de testopstelling, de gegevensanalyse en zelfs de gegevensoverdracht. Gestandaardiseerde sequenties, en automatisering in het bijzonder, verhogen de betrouwbaarheid van de testresultaten.
Om reproduceerbare resultaten te behalen, moeten de samples, de meetinstrumenten, de materiaaltestmachine, de klemmen, de extensometer, de testsoftware en de testcondities op elkaar afgestemd zijn. Precies dat doen de testoplossingen van ZwickRoell.
Uitvoeren van de trektest volgens ASTM D638 met ZwickRoell
Kritische teststappen en aanbevolen ZwickRoell oplossingen:
Opmeten van het sample Frames & krachtcellen Klemmen Testsnelheid Extensometers Conditionering & omgevingscondities Automatiseringsopties
Hoe een test volgens ASTM D638 wordt uitgevoerd:
Bij een trektest volgens ASTM D638 wordt een standaard kunststof sample uniaxiaal belast tot het de vloeigrens, een gedefinieerde verlenging of de breuk bereikt.
- Vóór de test worden het sampletype, de breedte en de dikte bepaald, omdat alle spanningsgerelateerde karakteristieke waarden op de oorspronkelijke doorsnede gebaseerd zijn.
- Dit sample wordt vervolgens in geschikte klemmen ingeklemd en centraal uitgelijnd.
- Tijdens de test registreren de materiaaltestmachine en de extensometer de kracht, de verplaatsing van de traverse en de rek van het sample. Op basis van de spanning/rekcurve worden karakteristieke waarden berekend zoals trekspanning, trekmodulus, vloeispanning, rek bij vloeigrens, treksterkte, rek bij breuk en optioneel het Poisson-getal.
- Afhankelijk van het materiaal en het doel zijn verschillende testsnelheden, conditioneringsvereisten en methoden voor rekmeting relevant.
- Met testXpert kan u testparameters, snelheidsveranderingen, meetgegevens en evaluaties op een gestandaardiseerde manier sturen en documenteren.
Opmeting van het sample: Kleine meetfouten beïnvloeden rechtstreeks de karakteristieke waarden
Een nauwkeurige opmeting is de basis voor betrouwbare trektests. Een diktemeetfout van 0,1 mm veroorzaakt een fout van 2,5%!
Het CMU 30 doorsnede-meettoestel van ZwickRoell, met rechtstreekse gegevensoverdracht naar testXpert, vermindert overnamefouten door de bediener, versnelt uw processen, verbetert de traceerbaarheid en zorgt ervoor dat alle tests met consistente invoerwaarden worden uitgevoerd.
Keuze van frames en krachtcellen
Bij de keuze van een testmachine gaat het om meer dan alleen de maximale belasting. Het optimale systeem hangt af van het materiaaltype, het verwachte krachtbereik, de geometrie van het sample, de gewenste automatiseringsgraad en de configuratie van de extensometer.
De modulaire universele testmachines van ZwickRoell maken een breed gamma kunststoftoepassingen op één platform mogelijk.
Niet alleen de maximale belasting is van belang, maar ook de nauwkeurigheid in het lage krachtbereik. De norm ASTM D638 eist een meetnauwkeurigheid van ±1% ten opzichte van de gemeten waarde. ZwickRoell testmachines kunnen de in ASTM E4 vereiste meetnauwkeurigheid behalen vanaf 1/1000 van hun meetbereik. Zo kan u de moduluswaarden en trekspanningen van veel materialen nauwkeurig meten met dezelfde testopstelling, zonder de krachtcel vaak te moeten ombouwen.
Selectie van de klemmen
Verschillende materialen en testvolumes vragen om verschillende klemmethoden. Voorbeelden zijn pneumatische klemmen, schroefklemmen en wigklemmen. Het doel is altijd een betrouwbare inklemming zonder het sample te beschadigen:
- Persluchtklemmen: Pneumatische klemmen sluiten met een druk op de knop en maken een precies instelbare klemkracht mogelijk. Ze dekken een zeer breed toepassingsgebied af en zijn geschikt voor zowel zachte als harde polymeren. Ze zorgen voor een rechtstreekse overdracht van de traversesnelheid op het sample en zijn bijzonder nuttig wanneer een hoge reproduceerbaarheid, een groot aantal tests per dag of een automatische sampletoevoer vereist zijn.
- Schroefklemmen: Schroefklemmen worden manueel gesloten met een schroefbeweging. Ze zijn geschikt voor halfstijve tot stijve kunststoffen en voor tests met hoge eisen op het vlak van reproduceerbaarheid, voor zover de mate van manuele bediening aanvaardbaar is.
- Wigklemmen: Wigklemmen sluiten manueel met een hendelbeweging en zijn geschikt voor frequent testen. Doordat de klemkracht tijdens de trektest wordt opgebouwd onder invloed van de wigwerking, kan de reksnelheid op het sample veranderen. Daarmee moet rekening worden gehouden bij het vergelijken van resultaten en bij eisen op het vlak van reproduceerbaarheid. Ze zijn bijzonder geschikt voor interne QA-tests met lage eisen op het vlak van reproduceerbaarheid ten opzichte van meetwaarden uit andere laboratoria.
- Body-over-wedge klemmen: Body-over-wedge klemmen zijn verkrijgbaar in een manuele of een pneumatische uitvoering en zijn bijzonder geschikt voor trektests op stijve tot hoogvaste kunststoffen, waarbij een veilige positionering van het sample en een stabiele krachtinleiding belangrijk zijn. De manuele uitvoering is een betaalbare, robuuste en eenvoudige oplossing voor routinetests. De pneumatische uitvoering biedt voordelen bij frequente tests of een hogere doorvoer van samples, omdat ze de invloed van de bediener vermindert en een gelijkmatiger klemkracht mogelijk maakt.
Waarom de testsnelheid belangrijk is voor ASTM D638
De mechanische respons van kunststoffen is sterk afhankelijk van de reksnelheid. Naarmate de testsnelheid toeneemt, nemen de stijfheid (modulus) en de sterkte vaak toe, terwijl de verlenging kan afnemen. ASTM D638 schrijft verschillende testsnelheden voor op basis van het materiaalgedrag en de verwachte verlenging. Voor betrouwbare vergelijkingen moeten testsnelheden en snelheidswijzigingen consistent worden toegepast en gedocumenteerd.
Met testXpert worden testsnelheden en snelheidswijzigingen in het testprogramma opgeslagen, automatisch aangestuurd en gedocumenteerd. Dit vermindert bedienfouten en zorgt ervoor dat tests normconform en met dezelfde parameters worden uitgevoerd.
Keuze van de extensometers
Een ongeschikte rekmeter kan de moduluswaarden, de vloeirek en de rek bij breuk vertekenen. Het risico neemt toe bij zachte polymeren, zeer dunne samples, grote verlengingen of samples die gevoelig zijn voor contactkrachten. Daarom is de extensometer vaak de belangrijkste component in een testopstelling volgens ASTM D638.
- Clip-on extensometer Voordelen zijn onder andere kostenefficiëntie, een hoge nauwkeurigheid en geschiktheid voor veel stijve kunststoffen. Beperkingen zijn de manuele plaatsing en mogelijke invloed op zachte materialen.
- Extensometers met meetvoelers: Extensometers met meetvoelers zoals de makroXtens bieden voordelen zoals een volautomatische bediening en de mogelijkheid om op het sample te blijven tot de breuk van het sample. Het is mogelijk een dwarsrekmeting te integreren en usetemperatuurkasten te gebruiken. Bij het testen van heel uiteenlopende materialen zoals brosse kunststoffen en elastomeren met een zeer grote verlenging van het sample kan de multiXtens als alternatief worden gebruikt.
- De optische videoXtens rekmeter krijgt de voorkeur voor veel toepassingen volgens ASTM D638. De voordelen zijn onder andere de contactloze meting, zonder invloed op het sample, het wegvallen van markeringen op het sample, een hoge nauwkeurigheid bij de bepaling van de modulus en de geschiktheid voor grote verlengingen. Dat zijn ideale condities voor automatisering, met bovendien de optie van 2D DIC.
ASTM D638 trektest bij lage of verhoogde temperaturen
Gewoonlijk worden samples getest in geconditioneerde toestand volgens methode A uit ASTM D618. De norm ASTM D638 laat echter afwijkingen in conditionering en meetvereisten toe zodat tests ook volgens de norm uitgevoerd kunnen worden bij lage of hoge temperaturen.
De ZwickRoell temperatuurkast heeft een temperatuurbereik van -80°C tot +360°C. Het volledig geïntegreerde systeem zorgt voor een efficiënte, betrouwbare en eenvoudige bediening. Met de deur-in-deur oplossing worden het verbruik van stikstof en de vorming van ijs duidelijk verminderd tijdens tests op lage temperaturen. Zo worden de tests efficiënter uitgevoerd.
Automatiseringsmogelijkheden voor ASTM D638
Voor trektests volgens ASTM D638 kan een geautomatiseerde oplossing interessant zijn vanaf 10 samples per dag. Ons ALEX testsysteem neemt eenvoudige pick-and-place-taken over en biedt kostenefficiënte ondersteuning in het testlaboratorium.
Voor laboratoria met hoge testvereisten bevelen we het roboTest L geautomatiseerd testsysteem aan. Ons werkpaard voor grote hoeveelheden tests op kunststoffen kan tot 450 samples verwerken. Het voert zelfstandig doorsnedemetingen van de samples en trektests volgens ASTM D638 uit. Na de test verwijderen afzonderlijke grijpers het sample uit de klemmen.
Ook andere samplevormen of andere testmethoden vormen geen probleem voor onze geautomatiseerde testsystemen. De geautomatiseerde roboTest N en roboTest R testsystemen zijn complexer en laten u toe een tweede of derde materiaaltestmachine aan te sturen, of bijkomende toestellen zoals een centreerstation en een temperatuurkast met een bereik van -80°C tot +360°C. Zo verhoogt niet alleen de doorvoer van samples, maar kan u ook meerdere tests tegelijk uitvoeren, wat snelle en betrouwbare resultaten oplevert.
roboTest N roboTest L roboTest R Waarom automatiseren?
Wilt u tests volgens ASTM D638 automatiseren?
Uw lokale ZwickRoell-expert helpt u bij de keuze van de juiste automatiseringsgraad voor uw toepassing.
Vraag vandaag nog vrijblijvend advies
ASTM D638 met testXpert testsoftware – betrouwbaar en efficiënt testen
De testXpert testsoftware helpt laboratoria om tests volgens ASTM D638 normconform en traceerbaar uit te voeren, met een minimale invloed van de bediener:
- Opgeslagen standaard testprogramma: Karakteristieke waarden en parameters uit de norm ASTM D638 zijn opgeslagen in het standaard testprogramma. Dat vereenvoudigt de normconforme uitvoering en het manueel instellen van de methode is niet langer nodig.
- Stapsgewijze begeleiding: Gebruikers worden door het testverloop geleid. Dat zorgt voor een snelle inwerking en verkleint het risico dat individuele teststappen worden vergeten.
- Gebruikersbeheer: Met ons gebruikersbeheer ziet u enkel de taken die relevant zijn voor uw rol en verantwoordelijkheden. Dat maakt gestandaardiseerde gebruikersomgevingen en duidelijk beheer van de toegangsrechten mogelijk.
- Randapparatuur aansluiten: De afmetingen van de samples kunnen rechtstreeks van de meetmiddelen naar testXpert worden overgedragen. Dat bespaart tijd en voorkomt invoerfouten.
- Documentatie van de testparameters: Testsnelheden, meetgegevens, resultaten en testcondities worden duidelijk gedocumenteerd.
- Vergelijkbaarheid over testmethoden heen: Testgegevens uit trek-, buig-, impact- of extrusietests kunnen centraal worden beheerd en geëvalueerd, op voorwaarde dat de nodige toepassingen in het laboratorium worden gebruikt.
- Trendanalyse en kwaliteitsbewaking: Evaluaties en trendanalyse helpen om afwijkingen in de kwaliteitsborging en bij serietests vroegtijdig te identificeren.
Meer over onze testXpert tests testsoftware
Typische toepassingen voor ASTM D638
ASTM D638 wordt overal gebruikt waar de trekeigenschappen van kunststoffen betrouwbaar moeten worden bepaald, vergeleken of gedocumenteerd:
- Materiaalontwikkeling en vergelijking van compounds: Verschillende polymeren, vulstoffen, additieven of formuleringen kunnen worden vergeleken op basis van hun trekmodulus, vloeispanning, treksterkte en rek bij breuk.
- Kwaliteitscontrole in serieproductie: Tests volgens ASTM D638 helpen om consistente mechanische eigenschappen te bewaken en om afwijkingen tussen loten, grondstoffen of verwerkingsomstandigheden vroegtijdig te detecteren.
- Inkomende kwaliteitscontrole: De mechanische eigenschappen van aangeleverd granulaat, halffabrikaten of vormmassa’s kunnen worden gecontroleerd.
- Tests op samples uit componenten: Samples kunnen rechtstreeks uit afgewerkte stukken of gespoten onderdelen genomen worden om de werkelijke materiaaleigenschappen in het onderdeel te verifiëren.
- Testen van kleine materiaalhoeveelheden: Wanneer slechts een kleine hoeveelheid materiaal beschikbaar is, bijvoorbeeld bij prototypes, additief geproduceerde onderdelen of schade-analyse, kunnen kleinere samples zoals Type V relevant zijn.
- Verouderings- en verweringstests: ASTM D638 is geschikt om veranderingen in de mechanische eigenschappen na veroudering, warmte- of mediabelasting en verwering te beoordelen.
- Materiaalgoedkeuring en verificatie van specificaties: De gemeten karakteristieke waarden vormen de basis voor materiaalgoedkeuring, contracten en technische specificaties.
- Wereldwijde kruisvalidatie: Bedrijven met internationale toeleveringsketens hebben vaak testmogelijkheden volgens ASTM D638 en ISO 527 nodig om aan de uiteenlopende klantspecificaties te voldoen.
Vaak gestelde vragen over ASTM D638
ASTM D638 wordt gebruikt om de trekeigenschappen van versterkte en onversterkte kunststoffen te bepalen. De norm wordt vaak toegepast op spuitgegoten, persgegoten, geëxtrudeerde en verspaande samples uit thermoplasten en thermohardende vormmassa’s.
Typische materialen zijn:
- Polypropyleen (PP)
- Polyethyleen (PE)
- Polycarbonaat (PC)
- ABS
- Polyamide (PA / nylon)
- PBT
- PET
- PVC
- PEEK
- PPS
- Met korte vezels versterkte kunststoffen
- Thermohardende vormmassa’s
ASTM D638 is over het algemeen toepasbaar op materialen met een sampledikte van ongeveer 1 mm tot 14 mm. Dunne folie en plaatmateriaal onder 1 mm worden doorgaans getest volgens ASTM D882, continu vezelversterkte composieten meestal volgens ASTM D3039.
Samples voor tests volgens ASTM D638 worden ingedeeld per type:
- ASTM D638 Type I - Het voorkeurssample is de haltervorm Type I, dat met een dikte van 3,2 mm (1/8 inch) en een meetlengte van 50 mm (2 inch) relatief gelijkaardig is aan gangbare materiaaldikten in een onderdeel, en terzelfdertijd toelaat de rek nauwkeurig te meten.
- ASTM D638 Type II - Als met testsample Type I geen breuk kan geproduceerd worden in het nauwe gedeelte van het sample, beveelt de ASTM D638 aan een testsample Type II te gebruiken, waar de breedte van het nauwe parallelle gedeelte aanzienlijk kleiner is.
- ASTM D638 Type III - Als samples met een materiaaldikte van 7 mm of meer geproduceerd kunnen worden door mechanische bewerking, dan wordt het sample Type III gebruikt. Hier zijn de nauwe parallelle lengte, de schouderbreedte en de totale lengte groter zodat de dikte kleiner blijft dan de breedte. Voor dikten groter dan 14 mm wordt de dikte verkleind via mechanische bewerking.
- ASTM D638 Type IV - Het testsample Type IV is ideaal voor het testen van zeer zachte polymeren (bv. rubber) en wordt gebruikt voor het vergelijken van zachte en stijvere polymeren.
- ASTM D638 Type V - Indien slechts weinig materiaal beschikbaar is, of geen groter sample uit een onderdeel genomen kan worden, wordt een sample Type V gebruikt, dat in alle richtingen kleiner is ten opzichte van Type I.
Volgens ASTM D638 zijn Type V-samples bedoeld voor toepassingen waarbij slechts een beperkte hoeveelheid materiaal beschikbaar is of waarbij geen grotere samples uit het te beoordelen component kunnen worden genomen.
- Typische toepassingen zijn:
- Materiaalontwikkelingsprojecten
- Prototypes
- Samples uit additieve productie
- Kleine spuitgietstukken
- Schade-analyses
- Uit afgewerkte componenten verspaande samples
Omdat Type V-samples een duidelijk kleinere doorsnede en een kortere meetlengte hebben dan de standaard Type I-samples, moet bijzondere aandacht gaan naar de uitlijning van het sample, het inklemmen en de rekmeting om nauwkeurige en herhaalbare resultaten te garanderen.
L0Meetlengte
L Afstand tussen de klemmen
l1 Lengte van het smalle parallelle gedeelte/de binnendiameter
l2Afstand tussen de brede parallelle gedeelten
l3 Totale lengte / buitendiameter
b2 Breedte ter hoogte van de schouders
b1Breedte van het sample ter hoogte van de meetlengte
h Dikte van het sample
| Norm | Sampletype | Opmerking | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D638 | Type I | Voorkeurssample voor stijve kunststoffen | ≥165 | 57±0,5 | 19+6,4 | 13±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Type II | Voorkeur wanneer type I niet breekt in de smalle doorsnede | ≥183 | 57±0,5 | 19+6,4 | 6±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 135±5 |
| ASTM D638 | Type III | Voor sampledikten groter dan 7mm (stijve en zachte kunststoffen) | ≥246 | 57±0,5 | 29+6,4 | 19±0,5 | 7 ... 14 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Type IV | Voor vergelijking tussen stijve en zachte kunststoffen | ≥115 | 33±0,5 | 19+6,4 | 6±0,05 | 3,2±0,4 | 25±0,13 | 65±5 |
| ASTM D638 | Type V | Kleine samples uit componenten | ≥63,5 | 9,53 | 9,53+3,1 | 3,18±0,5 | 3,2±0,4 | 7,62 | 25,4±5 |
Een correcte conditionering van de samples is cruciaal voor consistente en vergelijkbare resultaten volgens ASTM D638. Veel polymeren zijn gevoelig voor vocht en temperatuur. Verschillen in conditionering kunnen de volgende karakteristieke waarden aanzienlijk beïnvloeden:
- Trekmodulus
- Vloeispanning
- Treksterkte
- Rek bij breuk
Dit is vooral belangrijk voor hygroscopische materialen zoals polyamide (PA), PET, PBT en veel biogebaseerde polymeren.
ASTM D638 legt standaard laboratoriumcondities vast en beveelt aan de samples voor de test te conditioneren wanneer de materiaalspecificatie dat vereist. Om zinvolle vergelijkingen tussen laboratoria mogelijk te maken, moeten altijd identieke conditioneringsprocedures worden gebruikt.
Voor veel routinetoepassingen volgens ASTM D638 biedt een rekmeter voldoende nauwkeurigheid en blijft dit een courante oplossing.
Clip-on extensometers zijn bijzonder geschikt voor:
- Toepassingen in de kwaliteitscontrole
- Stijve thermoplasten
- Materialen met een matige verlenging
- Standaard metingen van treksterkte en modulus
Clip-on extensometers moeten echter manueel worden geplaatst en kunnen soms het gedrag van zeer zachte, dunne of sterk rekbare samples beïnvloeden. Voor laboratoria die gaan voor maximale reproduceerbaarheid, een hoge doorvoer of het testen van veeleisende materialen, heeft rekmeting met meetvoelers of optische extensometers vaak duidelijke voordelen.
De vereiste capaciteit van de materiaaltestmachine hangt in de eerste plaats af van de doorsnede van het sample en van de verwachte treksterkte van het materiaal.
Voor de meeste toepassingen volgens ASTM D638 geldt het volgende:
- Systemen van 1 kN tot 5 kN zijn geschikt voor materialen met een lagere sterkte en kleine samples.
- Systemen van 10 kN worden vaak gebruikt voor routinetests op kunststoffen.
- Hogere krachten kunnen nodig zijn voor zwaar versterkte materialen of ongebruikelijk grote doorsneden.
Belangrijk is niet alleen de maximale kracht, maar ook de keuze voor een testmachine en een krachtcel die over het verwachte krachtbereik voldoende meetresolutie en nauwkeurigheid bieden. Een correct gedimensioneerde krachtcel verbetert de meetkwaliteit, vooral bij de bepaling van de modulus en bij tests op materialen met een lagere sterkte.
ASTM D638 en ISO 527 zijn de meest gebruikte normen voor trektests op kunststoffen. Terwijl ASTM D638 een pragmatische karakterisatie van de trekeigenschappen kent, is het hoofdprincipe van de ISO 527 een hoge reproduceerbaarheid van testresultaten over verschillende laboratoria, bedrijven en landsgrenzen. Hoewel beide normen vergelijkbare mechanische eigenschappen bepalen, zijn de testmethoden niet zomaar uitwisselbaar.
De belangrijkste verschillen zijn:
- Samplegeometrie & meetlengte: ASTM D638 Type I is het voorkeurssample voor stijve kunststoffen, in de vorm van een halter met een totale lengte van 165 mm, een dikte van 3,2 mm (1/8 inch) en een meetlengte van 50 mm (2 inch). Deze ligt nog relatief dicht bij de gebruikelijke materiaaldiktes van componenten en zorgt tegelijk voor een goede nauwkeurigheid van de rekmeting. Het haltervormig sample dat de voorkeur geniet volgens ISO 527-2 is Type 1A (spuitgegoten) met een totale lengte van 170 mm, een dikte van 4 mm en een meetlengte van 75 of 50 mm. De ASTM-norm beschrijft vijf sampletypes, ISO beperkt de samples tot twee types om een hoge vergelijkbaarheid te bereiken.
- Vereisten voor de rekmeting
- Definitie van de testsnelheid
- Methode voor de bepaling van specifieke resultaten
ASTM D638 wordt vooral in Noord-Amerika gebruikt, terwijl ISO 527 internationaal vaker wordt toegepast.
Omdat de verschillen meetwaarden zoals modulus, vloeispanning, treksterkte en verlenging kunnen beïnvloeden, mogen resultaten volgens ASTM D638 niet zomaar worden vergeleken met resultaten volgens ISO 527, tenzij de verschillen volledig gekend en gedocumenteerd zijn.
Bedrijven die wereldwijd producten leveren, hebben doorgaans testmogelijkheden voor zowel ASTM D638 als ISO 527.
Langvezelversterkte kunststoffen zoals CFK worden getest met de trektest volgens ASTM D3039. Deze materialen vertonen sterk verschillende eigenschappen afhankelijk van de richting en structuur van het laminaat of het weefsel. Daarom vereisen ze vaak speciale samples of testmethoden.
Voor brosse kunststoffen en kunststoffen zonder vloeigrens, wordt de rek bij breuk rechtstreeks gemeten met een mechanische of contactloze extensometer. In het geval van thermoplasten die geen vloeigrens vertonen, wordt de nominale rek bij breuk gemeten via de verplaatsing van de trekkende klem in de testmachine.
De treksterkte is de hoogste trekspanning die bereikt wordt in het sample tijdens een trektest. Deze treksterkte kan optreden ter hoogte van de vloeigrens. Ze wordt dan beschreven als treksterkte bij de vloeigrens. Als de treksterkte optreedt kort voor breuk, wordt ze beschreven als treksterkte bij breuk.
De norm ASTM E132 beschrijft een geschikte testmethode voor het bepalen van de Poissonverhouding bij kamertemperatuur. Voor niet-versterkte kunststoffen kan echter vaak een vaste Poissonverhouding gebruikt worden voor berekeningen, aangezien deze grotendeels constant is.
Naast de samplevorm beschrijft ASTM D638 ook de nauwkeurigheid waarmee de afmetingen van het sample gemeten moeten worden.
- De breedte van de kunststof samples kan gemeten worden met een schuifmaat, een micrometer of een sectiemeettoestel
- De dikte van de kunststof samples moet gemeten worden met een micrometer of een sectiemeettoestel
- De meetkracht ligt tussen 5 en 15 N. De meetvlakken zijn cirkelvormig en vlak, en hebben gewoonlijk een diameter van 6,35 mm (6,5 mm). Er bestaan ook andere contactelementen
- De meting gebeurt in het midden van het sample, binnen de meetlengte. Voor spuitgegoten samples gebeurt de meting binnen 5 mm van het center van de meetlengte.
- Een diktemeetfout van 0,1 mm veroorzaakt een fout van 2,5%!
Te meten waarden volgens ASTM D638 zijn onder andere de traverseverplaatsing, of de verandering in afstand tussen de klemmen, en rechtstreeks gemeten verlenging van het sample. Voor metingen van de traverseverplaatsing vereist ASTM D638 een nauwkeurigheid van ± 10% ten opzichte van de respectievelijke gemeten waarde. De traverseverplaatsing wordt vooral gebruikt voor bepaling van de nominale rek bij breuk, waarbij de te meten afstanden relatief groot zijn.
De trekmodulus wordt bepaald via directe meting met extensometers. De toegelaten meetfout voor rekbepaling is vastgelegd op 0,0002 [mm/mm]. Dit komt overeen met een rekfout van 0,02% of - bij een meetlengte van 50 mm - een toegelaten verplaatsingsfout van 0,01 mm.
Voor de meting van vloeigrenzen en kleine verlengingen tot ongeveer 20%, vereist ASTM D638 een klasse C volgens de kalibratienorm ASTM E83. Voor verlengingen tot 10% betekent dit een maximaal toegelaten foutwaarde voor de rekmeting van 0,001 [mm/mm], wat overeenkomt met 0,1% verlenging. Voor de meting van grotere verlengingen mag de relatieve fout van de meetwaarde niet hoger zijn dan ± 1%.
Voor gemeten verlengingen hoger dan 20%, laat ASTM D638 een relatieve meetfout toe van ± 20%, wat zelfs haalbaar is met relatief eenvoudige extensometers.
Downloads voor ASTM D638
- Industriebrochure: Kunststof & Rubber PDF 9 MB
- Productinformatie: CMU 30 en CMU 80 PDF 718 KB
- Productinformatie: zwickiLine tot Fmax 5 kN PDF 820 KB
- Productinformatie: ProLine, Fmax 5-100 kN PDF 1 MB
- Productinformatie: AllroundLine, Fmax 5-100 kN PDF 1 MB
- Productinformatie: Pneumatische klemmen, Fmax 10 kN/20 kN PDF 2 MB
- Productinformatie: Schroefklemmen, Fmax 5 kN/10 kN PDF 485 KB
- Productinformatie: Wigklemmen, Fmax 10 kN/20 kN PDF 713 KB
- Productinformatie: Wigklemmen “Body Over Wedge”, Fmax 10 kN PDF 690 KB
- Productinformatie: digiClip PDF 590 KB
- Productinformatie: Clip-on extensometers PDF 525 KB
- Productinformatie over de makroXtens extensometer PDF 637 KB
- Productinformatie: videoXtens 2-150 HP PDF 1 MB
