Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA, DMTA)
Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA) charakteryzuje właściwości lepkosprężyste materiałów w danym spektrum częstotliwości i temperatur, dlatego też ma duże znaczenie dla zachowania się materiałów polimerowych. W celu przeprowadzenia pomiaru próbkę lub komponent badawczy poddaje się swobodnym lub wymuszonym drganiom sinusoidalnym o określonej amplitudzie w trybie sterowania przemieszczeniem lub siłą.
Wartości charakterystyczne Rozwiązania badawcze Video Automatyzacja Normy Downloads
Co ustala się za pomocą dynamicznej analizy mechanicznej (DMA)?
Na podstawie przebiegu czasowego pomiarów siły i odkształcenia zostają określone następujące podstawowe właściwości materiału:
- Moduł pamięci, który opisuje właściwości elastyczne
- Moduł straty, który opisuje zachowanie lepkości
- Współczynnik strat, tan δ, który opisuje stosunek zachowania sprężystego do lepkiego.
- Kompleksowy moduł, opisujący zachowanie lepkosprężyste w postaci wektora na płaszczyźnie zespolonej.
Które systemy badawcze nadają się do dynamicznej analizy mechanicznej?
Pomiar jest zazwyczaj krótkotrwały i ma niewielkie odkształcenia. W związku z tym siły występujące podczas pomiarów mających na celu charakterystykę materiału na standardowych próbkach badawczych są niewielkie.
Większe siły występują podczas pomiaru większych komponentów i całych zespołów, takich jak amortyzatory, opony, paski czy mocowania silnika.
Wybierając odpowiedni rodzaj obciążenia, możliwe jest wystąpienie zarówno naprężeń normalnych, jak i naprężeń ścinających. Typowymi rodzajami obciążenia są:
- Obciążenia ściskające
- Obciążenia rozciągające
- Obciążenia zginające
- Obciążenia ścinające
- Obciążenia skrętne
przy czym oscylacje mogą występować jednostronnie przy obciążeniu podstawowym lub jako obciążenie przemienne.
Systemy badawcze serwohydrauliczne i elektrodynamiczne jak Maszyna badawcza LTM ZwickRoellsą szczególnie przydatne do dynamicznej analizy mechanicznej komponentów i części. Ze względu na wysoką precyzję układu pomiaru drogi, dużą sztywność ramy i napęd bezolejowy, maszyna ta idealnie nadaje się do prób DMA. Dzięki cichemu napędowi LTM jest szczególnie przydatny do zastosowań laboratoryjnych. Oszczędność miejsca i możliwość dowolnego umiejscowienia elektroniki tC II, a także zdalne sterowanie umożliwiające precyzyjne przeprowadzanie badania, dopełniają całościową koncepcję.
Częstotliwości badawcze od 0,01 do 100 Hz wymagane przez normy mieszczą się optymalnie w zakresie wydajności LTM. Szeroka gama narzędzi badawczych zapewnia maksymalną elastyczność: od płyt ściskających po urządzenia do zginania z próbkami swobodnie podpartymi lub zamocowanymi na stałe, aż po urządzenia do obciążeń ścinających i uchwyty mocujące zapewniające bezpieczne i mocne mocowanie. Umożliwia to niezawodne i efektywne wykonywanie szerokiej gamy zadań badawczych.
Dynamiczna analiza mechaniczno-termiczna (DMTA)
Powtarzając pomiary w szerokim zakresie temperatur (DMTA), można określić dodatkowe parametry, takie jak temperatura zeszklenia, lub wyciągnąć wnioski na temat stopnia usieciowania w tworzywach termoutwardzalnych lub elastomerach.
Niektóre normy wymagają zmiennej temperatury podczas badania. Do tych badań ZwickRoell oferuje różne komory temperaturowe , które gwarantują odpowiednie rozwiązanie dla każdego zastosowania.
W pełni zautomatyzowany system badawczy do pomiarów DMA i określania właściwości dynamicznych gumy/elastomerów
Dynamiczne analizy mechaniczne dostarczają informacji o właściwościach lepkosprężystych materiału polimerowego, zachowaniu dynamicznym gumy i innych właściwościach, takich jak wpływ wypełniaczy lub stopień usieciowania gumy. Ponieważ pomiary są łatwe i szybkie do wykonania, doskonale nadają się do kontroli jakości.
W produkcji wysokiej jakości elementów elastomerowych znaczenie ma wiele szczegółów. Mimo, że receptura związku została ustalona na etapie rozwoju produktu, kluczową rolę odgrywa rozmieszczenie wypełniaczy i dodatków, a także wszystkie parametry wpływające na sieciowanie podczas procesu wulkanizacji.
Pomiar właściwości dynamicznych przy określonej częstotliwości i temperaturze zapewnia przejrzystość i gwarantuje stałą jakość produktu. Aby zapewnić ciągłość monitorowania procesu produkcyjnego, system badawczy wyposażono w automatyczny podajnik próbek badanych, który umożliwia zarówno równomierne podgrzewanie wstępne, jak i ciągły proces badawczy.
Elektrodynamiczna maszyna badawcza LTM w kombinacji z lekkim robotem roboTest N nadaje się do wymagających badań materiałów i komponentów. Maszyna ta jest szczególnie przydatna do analizy gumy i stanowi wydajne rozwiązanie w zakresie prac badawczo-rozwojowych i kontroli jakości. LTM opiera się na elektromagnetycznym napędzie liniowym i jest przeznaczony zarówno do badań dynamicznych, jak i statycznych. Typowe zastosowania obejmują testy zmęczeniowe i testy żywotności.
Guma i elastomery pod wpływem obciążenia ulegają odkształceniom zależnym od czasu. W połączeniu z oprogramowaniem testXpert R LTM 1 umożliwia precyzyjną analizę tych właściwości, na przykład poprzez pomiary częstotliwości i temperatury. Określane są parametry takie jak moduł zachowawczy i moduł stratności, współczynnik stratności (tan δ) oraz sztywność dynamiczna.
Automatyzacja z roboTest N
W laboratoriach o dużej przepustowości, LTM można opcjonalnie zautomatyzować za pomocą lekkiego robota roboTest N. System obsługuje procesy podawania, pozycjonowania i mocowania próbek i nadaje się do przeprowadzania prób rozciągania, ściskania i zginania. Możliwe jest autonomiczne przebadanie do 200 próbek, w tym na dodatkowych stanowiskach, takich jak pomiary przekrojowe lub skanowanie dokumentów.
Intuicyjna konfiguracja z testXpert
Oprogramowanie badawcze testXpert ze zintegrowanym sekwencerem umożliwia intuicyjną konfigurację złożonych przebiegów badawczych. Dostępne są standardowe funkcje, takie jak rampy, profile fali sinusoidalnej lub prostokątnej oraz automatyczne zmiany temperatury i częstotliwości. Regulację uzyskuje się poprzez kontrolę siły, wydłużenia lub położenia, uzupełnioną o regulację wartości wierzchołkowych. Wszystkie parametry i wyniki badań są przechowywane w zabezpieczonej przed manipulacją bazie danych i można je również eksportować.
Normy do dynamicznej analizy mechanicznej
Normy ISO i ASTM obejmują różne metody badania wibracji wymuszonych dla tworzyw sztucznych, kompozytów, gumy i elastomerów.
| Materiał | Norma | Opis |
|---|---|---|
| Tworzywa sztuczne | ISO 6721-1 | Podstawy i ogólne zasady pomiaru właściwości lepkosprężystych tworzyw sztucznych w stanie stałym |
| Tworzywa sztuczne | ISO 6721-4 | Określanie właściwości dynamiczno-mechanicznych – drgania rozciągające |
| Tworzywa sztuczne | ISO 6721-5 | Określanie właściwości dynamiczno-mechanicznych – drgania zginające |
| Tworzywa sztuczne | ISO 6721-6 | Określanie właściwości dynamiczno-mechanicznych – drgania ścinające |
| Tworzywa sztuczne | ISO 6721-11 | Określanie właściwości dynamiczno-mechanicznych – temperatura zeszklenia |
| Tworzywa sztuczne | ISO 6721-12 | Określanie właściwości dynamiczno-mechanicznych – drgania ściskające |
| Tworzywa sztuczne | ASTM D5023 | Badanie mające na celu określenie dynamiczno-mechanicznego zachowania tworzyw sztucznych za pomocą maszyn nierezonansowych przy częstotliwościach od 0,01 ... 100 Hz w 3-punktowej próbie zginania |
| Tworzywa sztuczne | ASTM D5024 | Badanie mające na celu określenie dynamiczno-mechanicznego zachowania tworzyw sztucznych w postaci próby ściskania, podczas której okrągłe próbki są cyklicznie obciążane w zakresie sprężystości między sztywnymi płytami, a temperatura jest kontrolowana i podwyższana. |
| Tworzywa sztuczne | ASTM D5026 | Badanie mające na celu określenie dynamicznych właściwości mechanicznych tworzyw sztucznych w postaci próby rozciągania, podczas której płaskie próbki są rozciągane między urządzeniami mocującymi, a temperatura jest kontrolowana i podwyższana. |
| Tworzywa sztuczne | ASTM D5418 | Badanie mające na celu określenie dynamiczno-mechanicznego zachowania tworzyw sztucznych jako próba zginania, w której prosto zamocowana belka zginana jest cyklicznie obciążana w zakresie sprężystości materiału przy częstotliwościach od 0,01 do 100 Hz, podczas gdy temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie lub zmieniana w kontrolowany sposób. |
| Materiały kompozytowe | ASTM D7028 | Badanie mające na celu określenie dynamiczno-mechanicznego zachowania kompozytów z matrycą polimerową w postaci próby zginania, w której prostopadłościenne próbki są cyklicznie poddawane zginaniu w 3 punktach lub w stałym urządzeniu do zginania z częstotliwością 1 Hz i stałą amplitudą wydłużenia w zakresie liniowo-wiskoelastycznym, podczas gdy temperatura jest podwyższana od temperatury pokojowej. |
| Guma | ISO 4664-1 | Określanie właściwości dynamicznych gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej |
| Guma | ISO 4664-3 | Określanie właściwości dynamicznych – temperatura zeszklenia |
| Guma / Elastomery | ASTM D5992 | Badanie mające na celu określenie zachowania dynamiczno-mechanicznego gumy i elastomerów, w którym próbki testowe poddaje się dynamicznemu, swobodnemu lub wymuszonemu wzbudzeniu rezonansowemu przy ścinaniu, ściskaniu, rozciąganiu, zginaniu lub skręcaniu w temperaturach otoczenia od −70 °C do +200 °C. |
