Co jest ważne w badaniu zginania
Tworzywa sztuczne i ich mieszanki poddaje się badaniom na zginanie lub porównuje się je ze sobą. W tym zakresie próby zginania stanowią niezawodną metodę badawczą przy stosunkowo prostej konfiguracji stanowiska badawczego. Służą one do określania zależności naprężenie - wydłużenie materiału w zakresie niewielkich wydłużeń próbki.
Typowym wynikiem jest moduł sprężystości przy zginaniu, ale w przypadku materiałów o niskiej ciągliwości można również zmierzyć granicę plastyczności, maksymalne naprężenia zginające lub wydłużenie zginające przy zerwaniu. Bezpośredni pomiar ugięcia za pomocą czujnika drogi jest najdokładniejszą formą pomiaru, która niezawodnie prowadzi do poprawnych wyników badań.
Dlaczego precyzyjny pomiar przekroju poprzecznego jest tak ważny w przypadku próby zginania?
Określenie wymiarów próbki, a w szczególności jej grubości, ma szczególne znaczenie, ponieważ grubość próbki jest uwzględniana w obliczeniach naprężeń zginających w zależności kwadratowej. Błąd pomiaru wynoszący zaledwie 0,1 mm powoduje już błąd rzędu około 5 % przy obliczaniu naprężeń zginających. Dokładny pomiar przekroju ma zatem decydujące znaczenie dla uzyskania wiarygodnych wyników badań.
Dlaczego podczas próby zginania należy zwrócić uwagę na dokładne ustawienie podpór zginających, stempla i próbki?
Nieprawidłowe ustawienie urządzenia do zginania często objawia się w postaci tzw. stopy krzywej, czyli nieliniowego początku wykresu zależności naprężenie–wydłużenie. Należy bezwzględnie unikać stosowania tak zwanej stopy krzywej, ponieważ prowadzi to do nieprawidłowego pomiaru modułu sprężystości przy zginaniu.
Aby zapewnić optymalne ustawienie, dostępne są różne środki pomocnicze. Przykładowo, odpowiedni wzorzec ustawień pozwala na szybkie i bezpieczne ustawienie zarówno odległości podpór, jak i wyrównania.
Jaki wpływ na wyniki badań ma odkształcenie materiału spowodowane przez nóż zginający i podpory?
W miejscach podparcia oraz w obszarze stempla lub stempli gnących powstaje wgłębienie, którego wielkość zależy od twardości materiału, wielkości działającej siły oraz promienia noża gnącego podpór. Jeśli ugięcie mierzy się na podstawie przemieszczenia stempla zginającego względem podpór, wówczas to wgłębienie pozornie zwiększa zmierzone ugięcie i zazwyczaj nie można go skompensować poprzez korektę sztywności. Zastosowanie czujnika drogi umieszczonego pośrodku pozwala skompensować wgłębienie spowodowane przez stempel gnący.
Jakie korzyści daje mi czujnik drogi podczas pomiaru ugięcia?
Bezpośredni pomiar ugięcia za pomocą czujnika drogi umieszczonego pośrodku między podporami stanowi najdokładniejszą metodę pomiaru, która z pewnością zapewnia prawidłowe wyniki badań.
Ta konfiguracja badawcza jest wymagana zarówno w przypadku metody typu 2 zgodnie z normą ASTM D 790, jak i do prawidłowych i precyzyjnych pomiarów zgodnie z normą ISO 178 . Dotyczy to na przykład sytuacji, w których należy sporządzić karty charakterystyki lub przeprowadzić porównania między różnymi laboratoriami.
Alternatywnie normy przewidują scenariusze, dotyczące prostych zadań związanych z zapewnieniem jakości, w których dopuszczalny jest pomiar drogi trawersy.
Na co należy zwrócić uwagę przy wyborze czujnika drogi?
Ważnym czynnikiem pozwalającym uzyskać wiarygodne i dokładne wyniki badań jest minimalny wpływ czujnika drogi na przebieg badania. Czujniki drogi ZwickRoell T15, T25 i T50 umożliwiają wiarygodne wyniki badań dzięki stałemu mocowaniu, precyzyjnemu ustawieniu i śledzeniu osi oraz niewielkiemu wzrostowi siły nacisku, co nie ma wpływu na przebieg badania i wyniki badań.
Należy również wykluczyć wpływ odkształceń ramy obciążeniowej i głowicy pomiaru siły. Czujniki drogi firmy ZwickRoell eliminują te zakłócenia dzięki zamontowaniu bezpośrednio na stole zginającym.
Te czujniki drogi zapewniają wysoką dokładność pomiaru niezależnie od temperatury badania. Odchylenia dokładności związane z temperaturą są automatycznie kompensowane na wszystkich maszynach wytrzymałościowych ZwickRoell.
Jakie wyniki otrzymam po przeprowadzeniu próby zginania tworzyw sztucznych?
Badanie zginania pozwala uzyskać krzywą naprężenie-wydłużenie oraz różne parametry charakterystyczne, takie jak moduł sprężystości przy zginaniu, granica plastyczności i, w stosownych przypadkach, granica wytrzymałości. Normy zazwyczaj rozróżniają trzy typy krzywych: a, b i c, i przewidują odpowiednią metodę analizy dla każdego z nich.
Moduł zginający można wyznaczyć dla wszystkich typów krzywych. Zgodnie z ISO 178 pomiar odbywa się w określonych granicach wydłużenia zginającego wynoszących od 0,05% do 0,25%. Norma ASTM D 790 definiuje pomiar modułu jako sieczną (moduł cięciwy) lub jako styczną.
Inne wyniki obejmują maksymalne naprężenie zginające, naprężenie zginające przy zerwaniu, wydłużenie zginające przy zerwaniu, wydłużenie przy maksymalnym naprężeniu zginającym i, jeśli ma to zastosowanie, naprężenie zginające przy określonej granicy zginania.
Czym pomiar naprężenia i wydłużenia przy zginaniu różni się od próby rozciągania?
W odróżnieniu od próby rozciągania, naprężeń zginających nie da się po prostu obliczyć na podstawie stosunku siły do pola przekroju. Ugięcie wywołane na próbce powoduje powstanie momentów zginających i sił ścinających. Moment zginający stale rośnie między podporą a nożem zginającym, podczas gdy siły ścinające w tym obszarze pozostają stałe. W próbie 3-punktowego zginania największy moment zginający występuje bezpośrednio pod nożem zginającym. W próbie 4-punktowego zginania między nożami zginającymi powstaje stały moment zginający. Obszar ten pozostaje wolny od naprężeń ścinających, co stanowi zaletę tej metody w przypadku materiałów o niskiej wytrzymałości na ścinanie.
