ASTM D790, испытание пластмасс на 3-точечный изгиб
Стандарт ASTM D790 содержит описание метода испытания для определения свойств изгиба неармированных и армированных пластмасс, высокомодульных волокнистых композитов и изоляционных материалов. Типовые результаты испытаний по ASTM D790: модуль изгиба, напряжение и деформация в точке текучести, прочность при изгибе и деформация разрушения при изгибе. Испытания проводят для полужестких и жестких пластмасс, но только до максимальной деформации при изгибе в 5%.
Другие стандарты для испытаний пластмасс и волокнистых композитов на изгиб:
- ASTM D6272 - стандартный метод определения изгибных свойств неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов в процессе испытания на 4-точечный изгиб - содержит описание четырехточечного метода, при котором максимальное напряжение изгиба между гибочными опорами возникает в зоне, свободной от напряжения сдвига.
- Стандарт ISO 178 - Пластмассы - определение характеристик изгиба - также содержит описание испытания на 3-точечный изгиб, но с другим техническим содержанием
- В ISO 14125 - Армированные волокном пластмассы - определение характеристик изгиба - регламентированы испытания волокнистых композитов на 3- и 4-точечный изгиб.
Цель и характеристики Проведение испытания Формы и размеры образцов Силоизмерение и прогиб Скорость испытания Программное обеспечение Автоматизация Часто задаваемые вопросы Загрузки Запросить консультацию
ASTM D790: цель и характеристики
Испытание на 3-точечный изгиб по ASTM D790 представляет собой классический стандартизированный метод определения характеристик жестких и полужестких пластмасс. Полученные при этом изгибные характеристики имеют большое значение для конструкторов, инженеров и производителей материалов, чтобы убедиться, что используемая пластмасса соответствует требованиям предполагаемой области применения.
Типовые результаты испытаний по ASTM D790:
- Модуль изгиба: модуль изгиба - это мера жесткости материала, он показывает, насколько хорошо материал может выдерживать изгибающие нагрузки. ASTM D790 предлагает три метода расчета модуля изгиба, выдающие разные результаты:
- Модуль касательной (модуль упругости)
Касательная, созданная в точке максимального наклона в диаграмме напряжения/деформации - Модуль секущей
Наклон между началом координат и регламентированной точкой в диаграмме напряжения/деформации - Модуль хорды (Chord modulus)
Наклон между двумя регламентированными точками в диаграмме напряжения/деформации
- Модуль касательной (модуль упругости)
- Прочность при изгибе:Прочность при изгибе указывает максимальную нагрузку, которую материал может выдержать при изгибе, прежде чем разрушится.
- Напряжение изгиба при регламентированной деформации изгиба
- Напряжение изгиба и деформация изгиба в точке текучести и при разрушении образца
ASTM D790, проведение испытания
- В процессе испытания на 3-точечный изгиб по ASTM D790 квадратный образец укладывают на две опоры и с помощью расположенного по центру гибочного пуансона постепенно деформируют с регламентированной скоростью испытания вплоть до разрушения, но максимально до деформации изгиба в 5%.
- Во время процесса деформации измеряют прикладываемое пуансоном усилие и прогиб образца под пуансоном.
- Полученную таким образом диаграмму усилия/прогиба можно преобразовать в диаграмму напряжения/деформации, используя размеры образца и расстояние между опорами. При этом необходимо помнить, что указанные в стандарте формулы расчета действительны только в области малых прогибов. Это основная причина, почему испытание на изгиб по ASTM D790 метод В ограничено максимальной деформацией изгиба в 5%.
ASTM D790, размеры образцов
Для испытаний пластмасс по ASTM D790 образцы изготавливают методом литья под давлением или извлекают из листов, плит или фасонных изделий путем механической обработки.
- Для испытаний пластиковых формовочных масс по ASTM D790 обычно используют образцы с поперечным сечением 3,2 мм x 12,7 мм и длиной 127 мм. При регламентированном соотношении толщины и расстояния между опорами 16 расстояние между опорами составляет 51 мм. Кроме того, в стандарте регламентирован ряд других требований для образцов толщиной более 3,2 мм и менее 1,6 мм.
- Для испытаний ламинированных термореактивных пластмасс, а также плит для электрической изоляции образцы по возможности должны обладать толщиной 25,4 мм или 12,7 мм. Если прочность при сдвиге очень мала по сравнению с прочностью при растяжении, то во избежание разрушения при сдвиге соотношение толщины и расстояния между опорами следует увеличить до 32 или даже 40.
- Испытания высокопрочных волокнистых композитов проводят в соответствии с соотношением прочности при растяжении и прочности при сдвиге с соотношением толщины и расстояния между опорами 16, 32 или 40. У сильно анизотропных материалов для корректного определения модуля может даже потребоваться соотношение 60.
Снятие размеров образца при испытании на изгиб требует особенной тщательности. Т.к. толщина образца в квадрате входит в расчет напряжения изгиба, то погрешность измерения также квадратна. Погрешность измерения всего в 0,1 мм при номинальной высоте образца 3,2 мм уже создает ошибку результата "напряжение изгиба" более чем в 5%. По этой причине толщину образца измеряют микрометром, соответствующим требованиям стандарта ASTM D5947.
ASTM D790: измерение усилия и прогиба
Силоизмерение по ASTM D790 должно осуществляться в релевантном диапазоне с точностью ±1% индицируемого значения. Необходимая для этого калибровка датчика силы проводится по стандарту ASTM E4.
По стандарту ASTM D790 измерение прогиба можно выполнять в центре между опорами либо по положению траверсы (тип I), либо напрямую с помощью отдельной системы измерения перемещения (тип II):
- Для измерения положения траверсы следует соблюдать точность в соответствии с классом B по ASTM E2309. В случае прямого измерения прогиба проводят проверку по ASTM E83, при этом для определения модуля необходимо соответствовать классу B-2, а для определения других значений деформации - классу C.
- Для измерения прогиба по положению траверсы (тип I) в программном обеспечении testXpert доступна автоматическая корректировка собственной деформации испытательного оборудования, при которой фактическая кривая деформации испытательной конструкции определяется и сохраняется в программе.
Фирма ZwickRoell предлагает различные системы измерения перемещения типа II, соответствующие этим требованиям, но отличающиеся, в частности, возможностью сочетания с другими методами испытаний:
- Механические датчики для испытаний на сжатие и изгиб, оснащенные щупом, устанавливаемым непосредственно под образцом
- Измерительные щупы для использования с механическими экстензометрами makroXtens и multiXtens.
- Измерительные приборы с метками для использования оптических экстензометров videoXtens
ASTM D790, скорость испытания
Методы испытаний по ASTM D790 и их влияние на скорость испытания:
- Для материалов, которые разрушаются при небольших прогибах, предпочтительно использовать метод A со скоростью деформации 0,01 мин-1.
- Материалы, которые не разрушаются и не достигают предела текучести при деформации до 5%, испытывают по методу B с десятикратной скоростью деформации в 0,1 мин-1.
Для оператора эта информация означает, что настраиваемую на машине скорость испытания следует рассчитывать на основе толщины образца и расстояния между опорами или соотношения расстояния между опорами и толщины образца. Эту функцию можно удобно сохранить в программном обеспечении testXpert для автоматизации процесса расчета.
Для стандартных образцов с размерами 3,2 x 12,7 x 127 мм и соотношением толщины и расстоянием между опорами 16 скорость испытания по ASTM D790 составляет:
- Метод A: 1,4 мм/мин
- Метод B: 13,7 мм/мин
Приспособление для испытаний на 3-точечный изгиб по ASTM D790
Важным признаком профессионально изготовленных гибочных приспособлений является, наряду с соблюдением размеров, их способность к точному выравниванию. Опоры должны очень точно выравниваться относительно друг друга, а также гибочного пуансона. Из-за угловых погрешностей в диаграмме напряжения/деформации может возникать так называемый нижний участок кривой, в значительной степени искажающий определение модуля. Регулируемые опоры и продуманные шаблоны значительно облегчают эту задачу. Ограничители на опорах облегчают точное позиционирование образцов.
Преимущества и признаки приспособления фирмы ZwickRoell для испытаний на 3-точечный изгиб
- С помощью данного приспособления фирмы ZwickRoell можно проводить испытания вплоть до максимального усилия в 20 кН. При этом максимальный прогиб составляет 36 мм.
- С помощью шаблона для настройки расстояния между опорами и ограничителей образца можно нормативно регулировать приспособление для испытаний на изгиб по ISO 178 и даже ASTM D790.
- Расстояние между опорами и угол можно настраивать. Их можно очень точно центрировать на расстоянии друг к другу и к гибочному пуансону, а также выравнивать на опорной оси.
- Ограничители для образцов в изгибном приспособлении настраивают и позиционируют с помощью шаблона.
Машины для испытаний на 3-точечный изгиб по ASTM D790
Для проведения испытания на 3-точечный изгиб по ASTM D790 можно использовать наши универсальные испытательные машины zwickiLine, ProLine и AllroundLine.
Просто и надежно запускать испытания по ASTM D790 с ПО testXpert
Благодаря программному обеспечению testXpert операторы быстро осваиваются и сразу же приступают к проведению испытаний. Они видят только актуальные для себя задачи и шаг за шагом получают сопровождение по испытанию согласно ASTM D790.
- Все характеристики и настройки стандарта ASTM D790 гарантированно присутствуют в стандартной программе испытаний. Программное обеспечение шаг за шагом обеспечивает сопровождение по процессу испытания.
- Пользователи видят только только те этапы, которые должны выполнить. Они регламентированы в меню управление пользователями.
- Размеры образцов по ASTM D790, благодаря привязке микрометра и цифрового штангенциркуля, передаются в программное обеспечение напрямую, что экономит время и предотвращает ошибки.
- testXpert создает максимальную эффективность испытаний. Выигрыш по времени при проведении испытаний - до 30%.
Быстрый обзор без ошибок
- Благодаря стандартизированным интерфейсам данные быстро и без ошибок импортируются из Вашей системы ERP или QS, а после испытания там сохраняются результаты. Это экономит время и предотвращает возникновение ошибок.
- Можно анализировать все характеристики из различных серий испытаний благодаря централизованному доступу ко всем данным с помощью функции testXpert Analytics. То же касается и стандарта ASTM D790: модуль растяжения, модуль изгиба, прочность при растяжении, ударная вязкость образца с надрезом, скорость текучести и другие характеристики можно обзорно сравнивать и анализировать.
- Функция Trend Analysis распознает долгосрочные отклонения с помощью простого длительного анализа.
Автоматизированное испытание на 3-точечный изгиб по ASTM D790
Наличие больших объемов образцов сильно связывает персонал. Система для автоматизированных испытаний пластмасс освобождает квалифицированный персонал лаборатории от рутинных действий и дополнительно обеспечивает получение воспроизводимых результатов испытаний. Лаборанты могут выполнять более сложные задачи (интерпретация полученных данных, анализы, оценка новых материалов или исследования).
Для автоматизированного проведения испытаний на 3-точечный изгиб по ASTM D790 предлагаются испытательные системы roboTest N, roboTest L и roboTest R. Возможна комбинация различных испытаний (например, на растяжение по ASTM D638 и на изгиб по ASTM D790) в одной системе благодаря простому переоборудованию или установке нескольких приспособлений.
Сравнение наших автоматизированных систем для испытаний пластмасс Запросить консультацию
Вас интересуют автоматизированные испытания пластмасс?
Наши роботизированные испытательные системы предназначены для полностью автоматического проведения испытаний образцов на растяжение, сжатие, изгиб или ударных испытаний.
К автоматизированным испытательным системам Связаться сейчас
Часто задаваемые вопросы по стандарту ASTM D790
Оба стандарта предлагают метод определения изгибных характеристик пластмасс, различие состоит в диапазоне применения, геометрии образца и принципе проведения испытания. По этой причине результаты этих испытаний сравнивать не стоит. При испытаниях пластмасс следует ожидать различий из-за размеров образцов, влияющих на морфологию материала. Другие влияющие переменные обусловлены разной скоростью испытаний и различиями в определении значений модуля.
Стандарт ASTM D790 содержит описание метода испытания для определения свойств изгиба неармированных и армированных пластмасс, высокомодульных волокнистых композитов и изоляционных материалов. Типовые результаты испытаний: модуль изгиба, напряжение и деформация в точке текучести, прочность при изгибе и деформация разрушения при изгибе. Испытания проводят для полужестких и жестких пластмасс, но только до максимальной деформации при изгибе в 5%.
Результаты испытаний пластмасс на изгиб по ISO 178 и ASTM D790 обычно близки по величине, но сравнивать их напрямую не следует. Причины: разные скорости деформации в процессе испытания, разные методы расчета значения модуля и различия способов изготовления образцов.
Стандарты ISO создаются на основе широкого консенсуса между странами, достигнутого международными комитетами по стандартизации. В эти комитеты входят делегированные эксперты из национальных органов по стандартизации стран-участниц. Стандарты ASTM разрабатывают на национальном уровне в США, при этом организация ASTM international допускает сотрудничество с экспертами не из Соединенных Штатов.
модуль изгиба - это мера жесткости материала, он показывает, насколько хорошо материал может выдерживать изгибающие нагрузки. Прочность при изгибе указывает максимальную нагрузку, которую материал может выдержать при изгибе, прежде чем разрушится.
Напряжение изгиба по ASTM D790 и ISO 178 рассчитывается как напряжение краевых волокон образца в центре между опорами. Указанная в стандарте формула расчета основана на идеальном нагружении. Угловые погрешности или силы трения на опорах, возникающие при увеличении прогиба образца в процессе испытания, не учитываются. Расчет достаточно точен только для малых углов изгиба.
Угловые погрешности между опорами или между опорами и гибочным пуансоном вызывают точечный контакт между образцом и приспособлением в начале испытания. С ростом нагрузки образец деформируется на кручение, чтобы достичь линейного прилегания. Эти начальные деформации проявляются в диаграмме напряжения/деформации как так называемое основание кривой, т.е. в виде растущего наклона в начальной области. Это может значительно повлиять на значения модуля секущей и модуля хорды, в то время как модуль касательной по ASTM D790 не чувствителен к этому эффекту.
