ASTM D638: trekeigenschappen van kunststoffen
De trektest op kunststoffen volgens ASTM D638 helpt bij het bepalen van essentiële mechanische eigenschappen waaronder trekspanning, rek, trekmodulus, treksterkte, vloeisterkte en breuksterkte. De ASTM D638 norm is niet identiek aan haar tegenhangers ISO 527-1 en ISO 527-2. De normen verschillen op vele vlakken, onder andere de vorm en afmetingen van het sample, de definitie van de testresultaten en het testverloop zelf. Terwijl ASTM D638 een pragmatische karakterisatie van de trekeigenschappen behelst, is het hoofdprincipe van de ISO 527 een hoge reproduceerbaarheid van testresultaten over verschillende laboratoria, bedrijven en landsgrenzen.
Doelen & karakteristieke waarden Uitvoeren van de test Samples en afmetingen Omgevingsomstandigheden Nauwkeurigheidsvereisten Testsystemen FAQs Kunststof brochure
Doel& karakteristieke waarden van de trektest volgens ASTM D638
In de standaard testmethode voor trekeigenschappen van kunststoffen volgens ASTM D638 worden essentiële mechanische eigenschappen bepaald van een vormmateriaal of een sample genomen uit een onderdeel.
Typische karakteristieke waarden zijn:
- Trekspanning: kracht ten opzichte van de initiële doorsnede van het sample
- Rek: verandering van meetlengte ten opzichte van de initiële meetlengte
- Trekmodulus: gradiënt van de curve in het spanning-rek diagram
- Vloeigrens: spanning en rek op het punt van de curve waar de stijging nul wordt
- Breukpunt: spanning en rek op het moment dat het sample breekt
- Poisson coëfficiënt: negatieve verhouding van dwarsrek ten opzichte van langsrek
Verouderingstests
De trektest volgens ASTM D638 levert een goede basis om de verandering van de mechanische eigenschappen van een polymeer te onderzoeken na veroudering, blootstelling aan warmte of media of het weer. Hiervoor worden de karakteristieke waarden uit de trektest vlak na het spuiten vergeleken met diezelfde waarden na veroudering of blootstelling aan het weer.
ASTM D638 afmetingen van de samples / sampletypes
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.
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 |
Uitvoeren van de trektest volgens ASTM D638 met de testXpert testsoftware
De trektest is een van de meest uitgevoerde testtypes voor het mechanisch testen van kunststoffen en polymeren. De normconforme procedure wordt in detail beschreven in de norm ASTM D638. De stapsgewijze instructies maken dat u niet de hele norm hoeft te lezen en tonen hoe makkelijk het is de test 100% conform uit te voeren met testXpert.
ASTM D638 in 6 stappen met testXpert
De testXpert testsoftware vormt de ideale oplossing voor elke testvereiste. Zowel ISO 527-1/ISO 527-2 als ASTM D638 definiëren testmethoden voor trektests. De twee normen zijn technisch gelijkwaardig maar leveren geen volledig vergelijkbare resultaten omdat de samplevorm, de testsnelheid en de manier waarop de resultaten bepaald worden op enkele vlakken verschillen. In testXpert levert ZwickRoell een vooraf geconfigureerd standaard testprogramma, waarmee u gegarandeerd voldoet aan de vereisten van ASTM D638. Alle instellingen om de test uit te voeren volgens ASTM D638 zijn op voorhand geconfigureerd.
ASTM D638: begin onmiddellijk te testen met testXpert
Eenvoudig en efficiënt testen volgens ASTM D638 garandeert een snelle opleiding van nieuwe werknemers:
- Alle karakteristieke waarden en parameters uit de norm ASTM D638 zijn opgeslagen in het standaard testprogramma voor ASTM D638. Het is gegarandeerd conform aan de norm en u vermijdt het tijdrovende instuderen van de norm.
- Gebruikers worden stap voor stap door de test geleid. De enige taken die ze zien op hun scherm zijn diegene die horen bij hun verantwoordelijkheden, dankzij het gebruikersbeheer. Zo worden nieuwe werknemers snel opgeleid. Alle gebruikers voeren de test volgens ASTM D638 betrouwbaar uit, geen enkele stap wordt vergeten.
- Maximale testefficiëntie dankzij de verbinding met randapparatuur: Als de afmetingen van het sample rechtstreeks van de micrometer doorgestuurd worden naar de testsoftware, bespaart u tijd en vermijdt u ingavefouten.
testXpert testsoftware Uitvoeren van de test met testXpert in 6 stappen
Vereisten aan de nauwkeurigheid van de testmachine volgens ASTM D638
Kracht en verplaatsing zijn de twee fundamentele meetwaarden van een testmachine. In het kader van een periodieke kalibratie met een meetmiddel dat terugvoerbaar is tot de nationale normaal, wordt het bewijs geleverd dat deze grootheden binnen vastgestelde meetgebieden een in de testnorm vastgelegde nauwkeurigheid bereiken.
Krachtmeting (ASTM E4)
De norm ASTM D638 eist een meetnauwkeurigheid van ± 1% ten opzichte van de gemeten waarde. Deze vereiste wordt geverifieerd met een kalibratie volgens ASTM E4 voor het volledige meetgebied van de krachtcel. De kwaliteit van een krachtmeetsysteem is daardoor in het bijzonder afhankelijk van de breedte van het meetgebied waarbinnen de gevraagde nauwkeurigheid bereikt wordt. ZwickRoell testmachines kunnen de meetnauwkeurigheid vereist in ASTM E4 behalen vanaf 1/1000 van hun meetbereik. Zo kunnen modulus en trekspanning van vele materialen met dezelfde krachtcel zonder ombouw gemeten worden.
Rekmeting (ASTM E83)
Te meten waarden 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 ca. 20%, vereist ASTM D638 een klassering in 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.
Conditioneren en omgevingsomstandigheden volgens ASTM D638
- Het aanhouden van gedefinieerde conditionering en omgevingsomstandigheden met betrekking tot temperatuur en luchtvochtigheid, is van groot belang voor de vergelijkbaarheid van de testresultaten.
- Specificaties voor de duur van de conditionering kunnen gewoonlijk teruggevonden worden in de materiaalnormen voor de gebruikte kunststof. Samples voor tests op vormmaterialen moeten ten minste 16 uur voor de test bewaard worden bij standaardatmosfeer (gestandaardiseerde temperatuur en vochtigheid).
- Als tests uitgevoerd worden bij standaardatmosfeer, verwijst dit naar een gedefinieerd normaal klimaat vastgelegd in ASTM D618.
Temperatuur omgeving: 23 ± 2 °C, 50 ± 10% r.V.
Subtropische omgeving:27 ± 2 °C, 65 ± 10% r.V. - Deze toleranties zijn voor klasse 2. De toleranties worden gehalveerd voor klasse 1.
- Kamertemperatuur verwijst gewoonlijk naar een ietwat breder temperatuurbereik, tussen 18 °C en 28 °C.
- Tests bij hoge of lage temperatuur zijn ook mogelijk, waarvoor afwijkende eisen vastgelegd kunnen worden.
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.
Voor trektests op kunststoffen bij hoge of lage temperaturen levert ZwickRoell ook temperatuurkasten. Het temperatuurbereik kan aangepast worden van -80 °C tot +360 °C. Het volledig geïntegreerde systeem verzekert een efficiënte, betrouwbare en vlotte bediening bij het uitvoeren van trektests. 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.
Vaak gestelde vragen over ASTM D638
De meest gangbare ASTM norm voor trektests op kunststoffen is ASTM D638. De norm wordt gebruikt voor het bepalen van trekeigenschappen van kunststoffen voor controle, specificatie, kwalitatieve karakterisatie, onderzoek en ontwikkeling. Ze legt de testuitrusting, de te volgen testprocedure, de samplevorm en de afmetingen vast. De met ASTM D638 bepaalde materiaaleigenschappen zijn onder andere treksterkte, verlenging van het sample, rekwaarden, elasticiteitsmodulus en optioneel de Poissonverhouding bij kamertemperatuur.
Voor meer details kan u de norm consulteren: ASTM D638
De treksterkte van kunststoffen wordt in essentie bepaald door het meten van de spanning die nodig is om een kunststof sample te breken of te doen vloeien. De norm maakt daarom een onderscheid tussen de vloeigrens en de weerstand tegen breuk. Deze karakteristieke waarde van een kunststof wordt vaak gebruikt in onderzoek en ontwikkeling, of voor kwaliteitscontrole. De treksterkte van kunststoffen wordt bepaald met een trekbank die het sample uit elkaar trekt tot het breekt, waarbij kritische waarden gemeten en berekend worden. Gewoonlijk worden deze tests uitgevoerd volgens ASTM D638, waarin de vorm en afmetingen van het testsample, de testmachine en het testverloop beschreven staan.
De norm ASTM D638 beschrijft trektests op kunststoffen. Ze wordt toegepast voor het meten van trekeigenschappen zoals de trekmodulus, vloeigrens, vloeirek, treksterkte en rek bij breuk. Deze eigenschappen zijn belangrijk voor de karakterisatie en vergelijking van kunststoffen en kunststofcompounds, maar ook voor kwaliteitscontrole.
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 test. 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.
Voor kunststof folie en film met een dikte tot 1 mm wordt de norm ASTM D882 gebruikt. Deze bevat speciale samples en testmethoden die voldoen aan de specifieke vereisten voor het testen van film.
Kunststoffen versterkt met lange vezels zoals GRC of CRC worden getest 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.
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.
Gewoonlijk worden samples getest in geconditioneerde toestand volgens methode A uit ASTM D618. 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 norm ASTM D638 omvat de bepaling van trekeigenschappen zoals de treksterkte van niet-versterkte en versterkte kunststoffen. Andere courante normen voor het bepalen van treksterkte zijn ASTM E8/ASTM E8M voor metaal, ASTM D412 voor rubber en elastomeren, en ASTM D3039 vezelversterkte composieten