ASTM D785 & ISO 2039-1/-2 Tworzywa sztuczne Badanie twardości
Normy ASTM D785 i ISO 2039-1/-2 opisują metody do określenia twardości tworzyw sztucznych, twardej gumy i pokrewnych materiałów z tworzyw sztucznych izolacyjnych, wykorzystując w tym celu wgłębnik kulkowy. W normie ISO 2039-1 zostaje określona wartość twardości przez próbę wciskania kulki . Na podstawie zmierzonej głębokości oblicza się powierzchnię zagłębienia, a następnie twardość. ASTM D785 i ISO 2039-2 opisują metody określenia twardości zagłębieniowej tworzyw sztucznych z pomocą twardościomierza Rockwell.
Procedura służy do wyznaczania twardości w zakresie makro przy sile badawczej 49 – 980,7 N. Przy czym chodzi o Metody różnicy zagłębienia. Oznacza to, że aby określić wartość twardości badanego elementu, mierzy się rzeczywistą głębokość odcisku, który został wytworzony przez wgłębnik. Wgłębnik jest kulką stalową, której średnica, w zależności od metody, różni się w zależności od twardości Rockwella.
ISO 2039-1 Twardość kulkowa ASTM D785/ISO 2039-2 Rockwell Urządzenia badawcze Downloads Proszę o poradę
ISO 2039-1 Twardość kulkowa Przeprowadzenie badania
W twardości kulkowej zgodnie z ISO 2039-1 łączna siła badawcza zostaje naniesiona w dwóch etapach. Ma to na celu wyeliminowanie wpływu chropowatości powierzchni próbki (np. rowków na próbce) oraz błędu pomiaru spowodowanego luzem w pomiarze głębokości zagłębienia.
Najpierw wgłębnik z wstępną siłą badawczą 9,8 N (zwaną także siłą wstępną lub obciążeniem wstępnym) wciska się w badaną próbkę do wielkości zagłębienia h0. h0 określa płaszczyznę odniesienia (bazę) dla późniejszego pomiaru powstałego zagłębienia (h).
Następnie przykładana jest siła badawcza w określonym w normie zdefiniowanym czasie działania, przy czym mierzona jest wielkość zagłębienia. Siłę badawczą należy dobrać spośród wartości 49 N, 132 N, 358 N i 961 N tak, aby po czasie oddziaływania 30 s wielkość zagłębienia leżała w zakresie od 0,15 do 0,35 mm . Jeżeli po zakończeniu czasu działania siły badawczej wielkość zagłębienia jest mniejsza niż 0,15 mm ewent. większa niż 0,35 mm, należy zwiększyć ewent. zmniejszyć siłę badawczą.
Wykorzystując ustaloną wielkością zagłębienia h, można obliczyć powierzchnię odcisku. Na tej podstawie oblicza się twardość kulkowa (HB) według wzoru określonego w normie. Odciski badawcze muszą być umieszczone w taki sposób, aby zachowana była wystarczająca odległość od krawędzi próbki i między poszczególnymi zagłębieniami (nie mniejsza niż 10 mm każde).
Wysokie obciążenia badawcze i duży odcisk umożliwiają pomiar na dużej powierzchni badawczej, a tym samym silne uśrednienie zmierzonej wartości. Metoda ta nadaje się zatem do pomiaru zarówno tworzyw sztucznych niewypełnionych, jak i wypełnionych.
ISO 2039-1 Przedstawienie wartości twardości
Wartość twardości badania tworzyw sztucznych zgodnie z ISO 2039-1 składa się z dwóch komponentów:
- numerycznej wartości twardości
- dwóch dużych liter HB, które oznaczają „Twardość kulkowa (H = Hardness; B = Ball indentation“
Przykład przedstawienia i odczytu wartości twardości:
- 45 HB: 45 …Wartość twardości; HB …Twardość kulkowa w Newton na milimetr kwadratowy (N/mm²)
ASTM D785 & ISO 2039-2 Badanie twardości Rockwella
- W ISO 2039-2 i ASTM D785 są określone różne skale twardości Rockwella do badania twardości tworzyw sztucznych .
- W metodzie Rockwella łączna siła badawcza jest przykładana w dwóch etapach. Ma to na celu wyeliminowanie wpływu chropowatości powierzchni próbki (np. rowków na próbce) oraz błędu pomiaru spowodowanego luzem w pomiarze głębokości zagłębienia.
- W przeciwieństwie do twardości kulkowej zgodnie z ISO 2039-1, w której wielkość zagłębienia mierzy się pod obciążeniem, wielkość zagłębienia w metodzie Rockwella mierzy się przy zdefiniowanym obciążeniu wstępnym . W zależności od odpowiedniej skali Rockwella dostępne są różne wgłębniki.
ASTM D785 & ISO 2039-2 Przeprowadzenie badania
Przy określaniu twardości tworzyw sztucznych zgodnie z ISO 2039-2 i ASTM D785 najpierw wgłębnik wciska się w badaną próbkę z odpowiednią wstępną siłą badawczą (zwaną także siłą wstępną lub obciążeniem wstępnym) do wielkości zagłębienia h0 . h0 określa płaszczyznę odniesienia (bazę) dla późniejszego pomiaru powstałego zagłębienia (h).
Następnie przykłada się siłę badawczą na na czas określony zgodnie z normą (kilka sekund), przy czym wgłębnik wnika w próbkę na maksymalną wielkość zagłębienia h1 .
Po upływie czasu działania siła badawcza zostaje ponownie zmniejszona, wgłębnik przesuwa się z powrotem w górę o elastyczną część wielkości zagłębienia łącznej siły badawczej i pozostaje na wysokości pozostałej wielkości zagłębienia h. Zjawisko to nazywa się także różnicą głębokości (Różnica wielkości zagłębienia przed i po przyłożeniu siły badawczej). Wykorzystując wielkość zagłębienia h, można następnie obliczyć twardość Rockwella (HR) zgodnie ze wzorem określonym w normie, z uwzględnieniem zastosowanej skali Rockwella.
ASTM D785 & ISO 2039-2 Różnice metod badawczych
Twardość tworzyw sztucznych zgodnie z ASTM D785 i ISO 2039-2 różni się średnicą kulki i wysokością zastosowanej siły badawczej (także obciążeniem badawczym).
ASTM D785 Skala twardości Rockwella:
| Rockwell Skala twardości ASTM D785 | Obciążenie wstępne (kg) | Obciążenie badawcze (kg) | Średnica wgłębnika |
|---|---|---|---|
| R | 10 | 60 | 0.5000 ± 0.0001 in / 12.700 ± 0.0025 mm |
| L | 10 | 60 | 0.2500 ± 0.0001 in / 6.350 ± 0.0025 mm |
| M | 10 | 100 | 0.2500 ± 0.0001 in / 6.350 ± 0.0025 mm |
| E | 10 | 100 | 0.1250 ± 0.0001 in / 3.175 ± 0.0025 mm |
| K | 10 | 150 | 0.1250 ± 0.0001 in / 3.175 ± 0.0025 mm |
ISO 2039-2 Skala twardości Rockwella:
| Rockwell Skala twardości ISO 2039-2 | Obciążenie wstępne (N) | Obciążenie badawcze (N) | Średnica wgłębnika (mm) |
|---|---|---|---|
| R | 98,07 | 588,4 | 12,7 |
| L | 98,07 | 588,4 | 6,35 |
| M | 98,07 | 980,7 | 6,35 |
| E | 98,07 | 980,7 | 3,175 |
ASTM D785 & ISO 2039-2 Przedstawienie wartości twardości
Wartość twardości zgodnie z ISO 2039-2 i ASTM D785 składa się z dwóch komponentów:
- numerycznej wartości twardości
- dwóch dużych liter HR, które oznaczają „twardość według Rockwella“
Przykład przedstawienia i odczytu wartości twardości:
- 65 HR
- 65 …wartość twardości
- HR …według Rockwella
Twardościomierze Rockwella firmy ZwickRoell charakteryzują się uchwytem wgłębnika umożliwiającym badanie twardości w trudno dostępnych punktach pomiarowych. Oprócz norm ASTM D785 i ISO 2039-2 obejmują one również klasyczne badania twardości i twardość Super Rockwella zgodnie z normą ISO 6508 | ASTM E18 .
