Испытания пластмасс на удар

Ударные испытания применяются для определения свойств материалов при увеличенной скорости деформации. Для определения характеристик пластмасс при ударных нагрузках используются маятниковые копры, копры с падающим грузом и высокоскоростные испытательные машины.
Pendelschlagwerk HIT 5.5 Schlagprüfung an Kunststoff

Инструментированные копры с падающим грузом

HIT230F_komplett
Инструментированные копры с падающим грузом располагают датчиком силы, световым датчиком для точного определения скорости и быстрой регистрацией измеренных значений. Можно строить комплексные диаграммы усилия/перемещения, например, при испытании на пробой. Из этих диаграмм можно рассчитывать как характерные точки усилия, так и поглощенную энергию удара. 

Высокоскоростные испытательные машины

HTM5020_freigestellt
Высокоскоростные испытательные машины развивают скорость испытания до 20 м/с, благодаря гидравлическому приводу. Они всегда инструментированы, используются (на выбор) для испытаний на растяжение, пробой и изгиб при высокой скорости деформации. Они могут замещать маятниковые копры и инструментированные копры с падающим грузом. Важным преимуществом машин этого типа является большая избыточная энергия, которая - вместе со специальной регулирующей системой - обеспечивает практически постоянную скорость во время процесса испытания. 

Классические копры с падающим грузом

Классические копры с падающим грузом работают с линейным перемещением падения. Некий груз с ударным телом сбрасывается с определенной высоты.  Т.к. после пробоя образца измерений больше не проводится, то эти простые копры с падающим грузом используют для анализа (хорошо/плохо), по методу роста нагрузки (Staircase method) или по объемному методу (Around the clock method).

Классические маятниковые копры

Pendelschlagwerk HIT 5.5 Schlagprüfung an Kunststoff
Классические маятниковые копры определяют поглощенную стандартным образцом энергию удара вплоть до его разрушения посредством измерения высоты подъема молота маятника после удара. Результатом является ударная вязкость (или ударная вязкость образца с надрезом), указываемая в зависимости от площади (например, кДж/м²). При испытаниях труб маятниковые копры также используются для простой оценки разрушения образца (хорошо/плохо) без количественного отображения результатов испытания.

Инструментированные маятниковые копры

Instrumentiertes Pendelschlagwerk - Schlagzugprüfaufbau am Bock
Инструментированные копры располагают датчиком силы и быстрой регистрацией измеренных значений (до 4 миллионов значений усилия и времени в секунду). Так, наряду со значениями энергии работы удара, можно регистрировать другие данные (например, кривую усилия и прогиба или характеристики механики разрушения).  

Ударные испытания с помощью маятниковых копров

Существуют 4 нормативных методики:

  • испытание по Шарпи (ISO 179-1, ASTM D 6110)
  • инструментированное испытание по Шарпи (ISO 179-2)
  • испытание по Изод (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508), а также "Unnotched cantilever beam impact" (ASTM D 4812)
  • Испытания на ударное растяжение (ISO 8256 и ASTM D 1822)
  • Испытание на ударный изгиб Dynstat (DIN 53435)

Различия ударных испытаний по ISO и ASTM:

Каждый маятник разрешено по ISO использовать в диапазоне от 10 % до 80 % от своего номинального энергоресурса. В ASTM эксплуатация разрешена в диапазоне до 85 %. Принципиальное различие между ISO и ASTM состоит в выборе размера маятника. По ISO следует использовать наибольший возможный маятник, причем наложения между ступенями часто очень невелики. Это требование основано на убеждении, что спад скорости при разбивании образца должен быть как можно меньшим. В ASTM стандартный маятник обладает номинальным энергоресурсом в 2.7 Дж, а все другие размеры являются следствием удваивания. Здесь для испытания следует выбирать соответственно наименьший маятник.

Испытание плиток на пробой

При определении характеристик формовочных масс особенный интерес вызывает испытание на пробой. Суть испытания состоит в многоосном напряжении тонкой плиты, прикладываемом с высокой скоростью деформации. Результат: диаграмма усилия/времени или усилия/перемещения, а также одноточечные характеристики, описывающие наряду с максимальным усилием также и прогиб в характеризующих точках диаграммы.

Испытание плит на пробой регламентировано в стандартах ISO 6603-2 и ASTM D 3763. Вариантом стандарта для испытаний пленок является ISO 7765-2.

Испытания проводятся при высоте сброса 1 м, что соответствует скорости удара в 4,43 м/с. Потенциальная энергия падающего груза должна как минимум в 2,73 раза превышать поглощаемую образцом энергию пробоя. Таким образом соблюдается требования стандарта к ограничению падения скорости максимум на 20 % от скорости удара.

При испытаниях вязких полимеров (например, поликарбоната) на наконечнике ударного снаряда возникает трение, которое может привести к значительному искажению результатов испытания. По этой причине стандарт предписывает слегка смазывать ударный снаряд.

Для низкотемпературных испытаний плиты следует достаточное время выдерживать при соответствующей температуре. Для этого используются стандартные холодильные камеры, устанавливаемые поблизости от испытательного прибора. Для испытания образцы извлекают из камеры, загружают в копер с падающим грузом и испытывают в течение нескольких секунд.

Копры с падающим грузом модельного ряда HIT 230F сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать свободный доступ к столу для образцов. При активации двуручного механизма сброса зажим закрывается и закрывает все подвижные грузы. Это предотвращает риск для оператора и позволяет проводить испытание в течение секунд. В отличие от приборов со встроенными термокамерами, конструкция копра HIT 230F характеризуется высокой пропускной способностью образцов в процессе испытаний на пробой и простотой в управлении.

вверх