ASTM E345 и DIN 50154 - испытание металлической фольги на растяжение

Изначально стандарт DIN 50154 был разработан для испытаний алюминиевой фольги в упаковочной промышленности. Эта область по-прежнему является основным направлением, поскольку для упаковочных пленок важны высокое качество, высокая пластичность и механическая стабильность.
Однако сегодня этот стандарт в сочетании со стандартом ASTM E345 используется в значительно более широких сферах - для испытаний всех технических металлических пленок, он алюминия, меди, титана до литий-металла. Это делает испытания на растяжение по данным стандартам интересными не только для классических применений, но и для ключевых технологий в области электромобильности и водорода:

• Упаковочная промышленность: алюминиевая фольга для упаковки пищевых продуктов и фармацевтических изделий
• Исследования и производство аккумуляторов: в литий-ионных батареях используется крайне тонкая металлическая фольга -медная фольга со стороны анода (ок. 4,5–12 мкм) и алюминиевая фольга со стороны катода (ок. 8–20 мка). Они представляют собой токоотвод и несущий материал для активных слоев в литий-ионных батареях. Испытание на растяжение гарантирует, что материалы выдержат нагрузки в процессе производства и в течение всего срока службы батареи. Также можно испытывать электроды с покрытием в соответствии со стандартами.
  Подробнее об испытаниях аккумуляторных батарей
• Технологии водородной и возобновляемой энергии: титановая фольга в биполярных пластинах для топливных элементов – здесь прочность при растяжении определяет срок службы и безопасность компонентов.
  Подробнее об испытаниях топливных элементов
• Испытания в автомобильной промышленности: испытание ламелей в автомобильных радиаторах, где тонкие пленки и ленты должны надежно выдерживать механические нагрузки.

В настоящее время на европейском уровне ведется работа по дальнейшему совершенствованию стандартов (CEN, EN), чтобы в будущем еще лучше адаптировать методы испытаний к новым материалам и областям применения. Активное участие в работе комитетов по дальнейшему развитию стандартов, особенно в области испытаний материалов для аккумуляторов и топливных элементов, гарантирует, что испытательные решения фирмы ZwickRoell будут и впредь соответствовать всем будущим требованиям.

Тонкая металлическая фольга является чувствительной, она предъявляет повышенные требования к испытательному оборудованию: от изготовления образцов до зажима и испытания образца:

• Испытательная машина: по причине малых испытательных усилий, возникающих при испытании фольги, лучше всего использовать одноколонную универсальную машину zwickiLine с усилием испытания до 1 кН. Благодаря высокоточной калибровке наших датчиков силы можно использовать имеющиеся испытательные машины с более высокой нагружающей способностью, сохраняя при этом полное соответствие стандартам ISO 7500-1 и ASTM E4 (класс 1 или выше).
• Подготовка образцов: тонкая металлическая фольга чрезвычайно чувствительна к складкам, царапинам и вмятинам. Для чистого без царапин изготовления образцов фирма ZwickRoell рекомендует, помимо прочего, использовать прибор для нарезания полосок из пленки, который обеспечивает оптимальное и воспроизводимое качество резки и соблюдение размеров образцов.
• Перемещение и загрузка образца: Чтобы свести к минимуму влияние человеческого фактора и риск повреждения образца, а также обеспечить вертикальное выравнивание, используется простой инструмент для установки для прочной и точной загрузки образцов, особенно толщиной менее 1 мм. Выравнивающая пластина обеспечивает корректное позиционирование перед установкой образца в держатель с помощью направляющей.
• Зажим образца и приложение усилия: надежный зажим чувствительной фольги без повреждения и проскальзывания осуществляется, например, в пневматических захватах с обрезиненными губками, обеспечивающими постоянное давление закрытия. Кроме того, благодаря широкому ассортименту вкладышей и захватов мы гарантируем идеальную настройку машины для любых испытаний.
  Автоматическая регулировка обнуления усилия в программном обеспечении testXpert дополнительно защищает образец от нежелательного нагружения при зажиме. Проскальзывание или пластичная деформация образца в губках может привести к некорректному измерению значений деформации разрушения.
• Измерение деформации: если кроме прочности при растяжении R_m и деформации разрушения A₅₀ / A₁₀₀ следует также определять условный предел текучести R_p0,2, необходимо измерение деформации с помощью экстензометра. Для получения высокоточных результатов, а также сложного измерения Е-модуля рекомендуется использовать видеоэкстензометр videoXtens biax, работающий бесконтактно и без каких-либо меток на образце. Помимо экономии времени за счет исключения нанесения меток на образцы, бесконтактные экстензометры обладают значительными преимуществами по сравнению с контактными датчиками, поскольку они исключают возможное повреждение тонких образцов режущими кромками, а также влияние усилия зацепления щупов на результаты испытаний.
• Проведение испытания: Стандарты ASTM E345 и DIN 50154 основаны на стандартах для испытаний металлов на растяжение ASTM E8 и ISO 6892-1 и адаптированы к испытаниям тонких пленок, поэтому во многих отношениях в плане проведения испытания, параметров и характеристик делается ссылка на эти стандарты.
• Регистрация и анализ данных: Программное обеспечение testXpert сопровождает пользователя по всему процессу испытания. Стандартные программы испытаний уже содержат важные данные стандартов ASTM E345 и DIN 50154. Кроме того, интеграция экстензометра videoXtens позволяет проводить анализ 2D-DIC: можно устанавливать виртуальные расчетные длины, проверять качество выравнивания и получать количественную оценку неоднородности – без дополнительного оборудования.