ISO 527-1 & ISO 527-2 Испытание пластмасс на растяжение
Испытание на растяжение по ISO 527-1 и ISO 527-2 - это наиболее часто используемый метод определения ключевых механических свойств формовочных и экструзионных масс толщиной более 1 мм.
Однако на практике такие детали, как геометрия образца, измерение поперечного сечения, зажим, предварительное напряжение, скорость испытания и экстензометр, определяют, действительно ли результаты сопоставимы.
Фирма ZwickRoell помогает лабораториям контролировать, стандартизировать и обеспечивать отслеживаемость этих влияющих факторов.
Основные источники ошибок Проведение испытания и оборудование Диапазон применения Часто задаваемые вопросы Загрузки Запросить консультацию Сравнительные испытания / Round Robin Tests по ISO 527-2
самое важное в краткой форме
- Стандарт ISO 527-1 описывает общие принципы испытаний на растяжение для определения характеристик пластмасс и полимерных соединений при растяжении, в то время как ISO 527-2 регламентирует условия испытаний формовочных и экструзионных масс.
- Определяют, помимо прочего, напряжение растяжения, деформацию, модуль растяжения, точку текучести, точку разрушения и коэффициент Пуассона в качестве опции. Эти характеристики используются, в частности, для сравнения материалов, контроля качества и оценки влияния старения или хранения в средах с особыми условиями.
- Особое внимание следует уделить измерению образцов, форме образца, выравниванию, зажиму, преднагрузке, скорости испытания и измерению деформации. Даже небольшие отклонения могут ощутимо влиять на модуль упругости, напряжение или деформацию.
- К регистрации модуля предъявляются особенно высокие требования: Деформация измеряется в диапазоне от 0,05% до 0,25%, что позволяет надежно регистрировать даже незначительные изменения длины. По этой причине решающим является выбор подходящего экстензометра.
- Пластмассы обладают вязкоэластичными свойствами. Поэтому скорость испытания влияет на механические характеристики, и в процессе испытания ее следует поддерживать постоянной и документировать.
- Фирма ZwickRoell комбинирует подходящие испытательные машины, захваты, экстензометры, приборы для измерения поперечного сечения, программное обеспечение testXpert и автоматизацию, что позволяет снизить влияние человеческого фактора и обеспечить воспроизводимость процессов испытаний.
Стандарт ISO 527-1/-2 на практике: основные источники ошибок и их влияние на результаты испытаний
Даже если испытания на растяжение формально проводятся по стандарту ISO 527-1/-2, результаты, полученные в разных лабораториях, у разных операторов или на разных испытательных системах, могут отличаться друг от друга. Поэтому решающим является не только соответствие стандарту, но и контролируемая реализация каждого отдельного этапа испытания.
- Форма и изготовление образцов: Выбор типа образца и различия между образцами, полученными методом распыления и механической обработки, могут влиять на результаты испытаний. Кроме того, ориентационные эффекты, внутренние напряжения и технологические воздействия напрямую влияют на такие параметры, как прочность, модуль и деформация.
- Измерение поперечного сечения: Все связанные с напряжением характеристики рассчитываются на базе начального поперечного сечения. Даже небольшие отклонения при измерении толщины и ширины непосредственно влияют на прочность при растяжении, модуль, напряжение текучести и диаграмму напряжения/деформации. В образцах, полученных методом литья под давлением, усадочные раковины и углы уклона могут вызывать дополнительные погрешности измерений.
- Выравнивание и зажим образца: Перекосы при зажиме или неравномерное приложение усилия приводят к дополнительным изгибающим напряжениям и, в частности, влияют на измерение модуля упругости. Даже небольшие ошибки в расположении могут привести к значительному расхождению результатов между лабораториями.
- Предварительное напряжение при зажиме: В процессе зажима возможно непреднамеренное воздействие усилия на образец. Эти предварительные напряжения смещают исходную точку испытания и могут влиять на полученные значения модуля (особенно при испытаниях более жестких материалов).
- Скорость испытания и скорость деформации: По причине своих вязкоупругих свойств пластмассы чувствительны к изменениям скорости деформации. Различия в скорости испытания или фактической скорости деформации могут привести к отклонениям в значениях модуля, напряжения текучести и деформации разрушения.
- Выбор захватов: Фактическая скорость деформации не определяется одной только скоростью траверсы. Движения клиновых захватов или неподходящих зажимных систем могут изменить передачу нагрузки, негативно повлияв на сходимость результатов.
- Выбор экстензометра: Определение модуля упругости по ISO 527-1/-2 осуществляется в очень мелом диапазоне деформации от 0,05 % до 0,25 %. Поэтому неподходящее измерение деформации или использование экстензометра с недостаточной точностью могут привести к значительным погрешностям модуля растяжения.
- Кондиционирование и условия окружающей среды: Температура и влажность воздуха напрямую влияют на многие пластмассы. Различия в условиях кондиционирования, хранения или испытаний могут приводить к заметным изменениям таких параметров, как жесткость, прочность и деформация.
- Влияние оператора в процессе испытания: Ручные операции при измерении и зажиме образцов, расположении экстензометра и вводе данных увеличивают разброс результатов. Стандартизированные процессы и автоматизированные процессы улучшают надежность результатов испытаний.
Для получения воспроизводимых результатов образцы, средства измерения, испытательная машина, захваты, экстензометр, программное обеспечение и условия испытания должны быть согласованы друг с другом. Именно здесь начинаются испытательные решения фирмы ZwickRoell.
Проведение испытания на растяжение по ISO 527-1/-2 на оборудовании фирмы ZwickRoell
Критические этапы испытания и решения фирмы ZwickRoell:
Измерение образцов Нагружающая рама и датчик силы Захваты Преднагрузка и запуск испытания Скорость испытания Экстензометр Условия кондиционирования и окружающей среды Опции автоматизации Программное обеспечение
Так проводят испытание по ISO 527-1/-2
при испытаний на растяжение по ISO 527-1/-2 нормативный пластмассовый образец одноосно нагружают до точки текучести, до определенной деформации или до разрушения.
- Перед испытанием определяют тип образца, его ширину и толщину, поскольку все связанные с напряжением характеристики зависят от изначального поперечного сечения образца.
- Затем образец зажимают в подходящих захватах, выравнивают по центру и прикладывают к нему определенную в стандарте преднагрузку.
- Испытание начинается с определения модуля растяжения при регламентированной скорости испытания с высокоточным измерением деформации.
- После завершения измерения модуля скорость испытания увеличивается в зависимости от поведения материала, и образец нагружается вплоть до точки текучести или до разрушения.
- В течение испытания испытательная машина и экстензометр непрерывно регистрируют усилие, деформацию и перемещение траверсы.
- Из измеренных данных определяются такие характеристики, как напряжение растяжения, модуль растяжения, напряжение текучести, деформация текучести, прочность при растяжении, напряжение разрушения, деформация разрушения и коэффициент Пуассона (в качестве опции).
- В зависимости от материала и цели испытания дополнительно можно учитывать кондиционирование, температурные испытания или исследования старения.
- С помощью testXpert можно контролировать и документировать параметры испытания, изменение скорости, измеренные данные и анализ результатов.
Измерение образца: Ошибки часто начинаются еще до запуска испытания
Точное измерение - основа для проведения надежных испытаний на растяжение по ISO 527-1/-2. Все связанные с напряжением характеристики базируются на изначальном поперечном сечении образца. Поэтому даже небольшие отклонения при измерении ширины или толщины напрямую влияют на модуль растяжения, напряжение растяжения и напряжение текучести. Например, при толщине образца 4 мм погрешность измерения в 0,1 мм приводит к отклонению всех параметров, связанных с напряжением, примерно на 2,5%. Особенно в образцах, полученных методом литья под давлением, усадочные раковины или углы уклона могут вызывать дополнительные погрешности измерений.
Автоматизированные измерительные системы (например, прибор для измерения поперечного сечения CMU 30) фирмы ZwickRoell посредством прямой передачи данных в testXpert снижают риск ошибок оператора, ускоряют процессы, улучшают отслеживаемость и обеспечивают единообразные вводимые значения в течение всего процесса испытания.
Выбор нагружающей рамы и датчика силы
Выбор испытательной машины не должен ориентироваться только лишь на максимальное усилие испытания. Оптимальная система зависит от типа материала, ожидаемого диапазона усилия, геометрии образцов, желаемой степени автоматизации и конфигурации экстензометра.
Для испытаний по ISO 527-1/-2 испытательная машина и датчик силы должны регистрировать ключевой диапазон усилия с достаточной точностью. Для этого стандарт требует, как правило, точности силоизмерения в ±1 % от измеренного значения (класс 1 по ISO 7500-1). Модульные универсальные испытательные машины фирмы ZwickRoell могут достигать этой точности уже от 1/1000 диапазона измерения. Таким образом, с помощью одной и той же испытательной конструкции можно точно измерять значения модуля и напряжения растяжения многих материалов - без необходимости частой замены датчика силы.
Выбор захватов
Ошибки при зажиме напрямую влияют на результаты испытаний. Точное выравнивание образца и воспроизводимое приложение усилия являются решающими для получения надежных результатов по ISO 527-1/-2. Даже небольшие перекосы образца или оси нагружения могут вызвать дополнительные изгибающие усилия и повлиять на определение модуля. Соответствующее стандарту выравнивание образца и подходящая зажимная система обеспечивают воспроизводимое приложение усилия и снижают разброс результатов.
Различные требования к испытанию подразумевают разные принципы зажима:
- Пневматические захваты закрываются нажатием на кнопку и обеспечивают определенное усилие зажима и равномерную передачу скорости испытания на образец. Идеально для испытаний с высокими требованиями к воспроизводимости, а также для проведения многих испытаний за день или при автоматической подаче образцов.
- Винтовые захваты закрываются вручную посредством вращения рукоятки и поэтому представляют собой надежное решение для многих испытаний пластмасс с высокими требованиям к воспроизводимому зажиму.
- Клиновые захваты закрываются вручную с помощью рычага и подходят для частых испытаний. Поскольку усилие зажима прикладывается лишь во время испытания, скорость деформации может варьироваться. Поэтому они особенно подходят для внутренних испытаний для контроля качества с низкими требованиями к воспроизводимости.
- Захваты «корпус с клиньями» предлагаются в ручном или пневматическом варианте и особенно подходят для испытаний пластмасс (от жестких до высокопрочных). Они обеспечивают надежную фиксацию образца и стабильное приложение усилия. Ручное исполнение - это экономичное, надежное и простое решение для проведения рутинных испытаний. Пневматический вариант снижает влияние человеческого фактора, он идеален для повышенных значений частоты испытания.
Преднагрузка и запуск испытания: точка запуска должна быть воспроизводимой
Еще перед началом собственно испытания при зажиме образца к нему могут прикладываться усилия. Эти непреднамеренные предварительные напряжения влияют на точку запуска измерения деформации и могут приводить к отклонениям (особенно при определении модуля растяжения.
Определенная преднагрузка обеспечивает воспроизводимый запуск испытания и сопоставимые исходные условия. Программная функция Force Constant Hold в ПО testXpert автоматически компенсирует возникающие в процессе зажима усилия и удерживает настроенную преднагрузку постоянной. Это снижает предварительные напряжения в образце и улучшает сходимость результатов испытаний.
Почему важна скорость испытания на растяжение по ISO 527-1/-2
Механические свойства пластмасс сильно зависят от скорости деформации. Даже небольшие отклонения от предусмотренной скорости деформации могут приводить к разным значениям модуля и характеристикам напряжения. Поэтому для определения модуля стандарт ISO 527-2 регламентирует скорость испытания в 1 мм/мин для типов образцов A1 и A2. После определения модуля скорость в соответствии со стандартом ISO 527-2 можно увеличить до 5 мм/мин или 50 мм/мин, чтобы адаптировать длительность испытаний к поведению материала.
Решающим при этом является не только настроенная скорость испытательной машины, но и фактически достигнутая в образце скорость деформации. На нее влияют, помимо всего прочего, выравнивание образца и используемая зажимная система. Для воспроизводимого определения модуля заданную скорость деформации следует по возможности удерживать постоянной.
В ПО testXpert скорость испытания и переключение скорости сохраняются в программе испытаний, автоматически регулируются и документируются. Это снижает риск ошибок оператора и гарантирует проведение испытаний на основе одних и тех же параметров по соответствующему стандарту.
Выбор экстензометра
Регистрация модуля по ISO 527-1/-2 осуществляется в очень малом диапазоне деформации. При расчетной длине 50 мм диапазон от 0,05 % до 0,25 % соответствует продольной деформации 100 µм. Отклонение всего в несколько микрометров может заметно повлиять на значение модуля. Поэтому экстензометр зачастую является важнейшим компонентов испытательной конструкции по ISO 527.
- Ручной контактный датчик / экстензометр Clip-on предлагают экономичное решение для определенных расчетных длин, например, в 50 или 75 мм и подходят для испытаний многих жестких пластмасс. Однако следует учитывать ручную установку и возможное влияние на мягкие материалы.
- Датчик со щупами (например, makroXtens) устанавливается на образец автоматически и охватывает больший диапазон деформации. Деформация регистрируется на обеих сторонах образца и усредняется. Система можно также эксплуатировать в сочетании с термокамерой. Датчик multiXtens подходит для особенно больших деформаций. Оба измерительных рычага могут перемещаться независимо друг от друга, обеспечивая значительно увеличенный путь измерения.
- Оптический экстензометр (например, videoXtens) проводит измерение оптически и бесконтактно и отвечает высоким требованиям стандарта ISO 527-1 к измерению модуля. При испытаниях подходящих непрозрачных образцов для измерения деформации можно использовать природную структуру поверхности, так что дополнительные измерительные метки не требуются. Высокая точность, пригодность для больших деформаций, автоматизированные процессы испытаний и возможность использования в термокамере, а также опциональная функция 2D-DIC делают датчик videoXtens предпочтительным решением для многих испытаний по ISO 527.
ISO 527, испытание на растяжение при низких или высоких температурах
Механические свойства пластмасс зависят от температуры. Поэтому испытания на растяжение по ISO 527-1/-2 можно также проводить при низких или высоких температурах. Для сходимости результатов решающим является воспроизводимое поддержание окружающих условий, регламентированных для соответствующего испытания.
Температурный диапазон фирмы составляет от -80°C до +360°C. Полностью интегрированная система обеспечивает эффективность, надежность и простоту управления. Применение решения дверь в двери позволяет значительно снизить расход азота и степень обледенения в процессе проведения испытаний при низкой температуре, что делает испытания более экономичными.
Автоматизация испытаний по ISO-527-1/-2
Чем выше количество образцов, тем сильнее повторяющиеся ручные операции влияют на эффективность и надежность процесса. В стандарте ISO 527-1/-2 это касается, например, идентификации образцов, снятия размеров, загрузки и зажима образца, запуска испытания, удаления образца и передачи данных. Автоматизированные испытательные системы могут снижать эти влияния и стандартизировать процесс испытания.
Что касается испытаний на растяжение по ISO 527-1/-2, автоматизированное решение может быть рациональным, начиная уже с 10 образцов в день. Наша испытательная система ALEX автоматизирует простые задачи по подбору и размещению, обеспечивая экономичную поддержку в испытательной лаборатории.
Лабораториям с высокими требованиями к испытаниям мы рекомендуем нашу роботизированную испытательную систему roboTest L. Наша рабочая лошадка для испытаний пластмасс в больших количествах рассчитана на 450 образцов. Она самостоятельно проводит измерение поперечного сечения образцов и испытания на растяжение по ISO 527-1/-2. После испытания отдельные грейферы удаляют остатки образцов из захватов.
Другие формы образцов или другие методы испытаний также не являются проблемой для наших автоматизированных испытательных систем. Автоматизированные испытательные системы roboTest N и roboTest R являются более комплексными, к ним можно подсоединять вторую или третью испытательную машину, а также дополнительные приборы (например, станцию центрирования или термокамеру в диапазоне от -80 °C до +360 °C). Это не только увеличивает производительность, но и предлагает возможность параллельного проведения различных испытаний для быстрого получения надежных результатов.
Об испытательной системе ALEX О системе Robotest L О системе robotest N О системе robotest R Зачем автоматизировать?
Вы регулярно проводите испытания больших серий образцов по ISO 527-1/-2 и желаете автоматизировать их?
Ваш местный эксперт фирмы ZwickRoell поможет подобрать оптимальный уровень автоматизации для Ваших испытаний.
Запросите консультацию прямо сейчас без каких-либо обязательств
ISO 527-1/-2, с программным обеспечением testXpert проводить испытания безопасно и эффективно
Программное обеспечение testXpert помогает лабораториям проводить стандартизированные, отслеживаемые испытания с минимальным влиянием оператора по стандарту ISO 527-1/-2:
- Сохраненная стандартная программа испытаний: характеристики и параметры стандарта ISO 527-1/-2 сохранены в стандартной программе испытаний. Это упрощает ориентированное на стандарт проведение испытаний и снижает трудозатраты на ручной ввод параметров.
- Пошаговое направление: процесс испытания сопровождает пользователя. Это способствует быстрому освоению и снижает риск пропуска отдельных этапов испытания.
- Параметры пользователей: благодаря функции управление пользователями они видят только актуальные для себя задачи и функции. Таким образом, можно стандартизировать концепции управления и четко контролировать права доступа.
- Привязка периферийных приборов: измерительные приборы могут напрямую передавать размеры образцов в testXpert. Это экономит время и позволяет избежать ошибок при вводе.
- Документирование параметров испытания: скорость испытания, измеренные данные, результаты и условия испытаний отслеживаемо документируются.
- Сопоставимость результатов вне зависимости от метода испытания: Данные испытаний на растяжение, изгиб, удар или определение индекса расплава можно централизованно обрабатывать и анализировать при условии проведения соответствующих испытаний в лаборатории.
- Анализ тенденций и контроль качества: анализ данных и выявление тенденций способствуют раннему обнаружению отклонений при контроле качества и серийных испытаниях.
Подробнее о программном обеспечении testXpert
Как Вы можете быть уверены, что Ваши измерения действительно точны?
Используйте платформу labXplore фирмы ZwickRoell для проведения сравнительных испытаний с целью оптимизации Ваших испытательных процессов и проверки пригодности Вашей лаборатории - для обеспечения высочайшей точности и качества испытаний материалов!
Типичные области применения испытания на растяжение по ISO 527-1/-2
Испытание на растяжение по ISO 527-1/-2 используется для определения ключевых механических свойств формовочных и экструзионных масс в определенных условиях.
- Сравнение и выбор материалов: Модуль растяжения, напряжение растяжения, точка текучести и деформация разрушения позволяют сравнивать различные формовочные массы, соединения или составы.
- Контроль качества и сравнение партий: Повторяющиеся испытания на растяжение в идентичных условиях позволяют сравнивать механические характеристики различных образцов или партий друг с другом. При этом решающим являются воспроизводимые условия при выборе геометрии образцов, их кондиционировании, скорости испытания и измерения деформации.
- Контроль поступления товаров: Испытания гранул, полуфабрикатов или извлеченных образцов гарантируют, что поставляемые материалы обладают требуемыми механическими свойствами.
- Испытание при ограниченном материале образцов: Помимо предпочтительных образцов A1 и A2 актуальный стандарт предусматривает и малые образцы. Их можно использовать, когда недостаточно материала для получения образца нужного размера.
- Испытание образцов, извлеченных из готовых изделий: Меньшие размеры образцов можно использовать, если из изделия невозможно извлечь образцы в нужных геометриях A1 или A2.
- Испытания на старение, хранение в средах и воздействие погодных условий: Стандарт ISO 527-1/-2 подходит для анализа изменений механических свойств полимера после определенных процессов старения. Для этого, например, проводится сравнение характеристик в исходном состоянии с результатами после термообработки, хранения в средах, а также после воздействия погодных условий.
- Сравнительные испытания на разных производственных площадках: Поскольку стандарт ISO 527-1/-2 ориентирован на обеспечение сопоставимости результатов испытаний между лабораториями, компаниями и странами, он идеально подходит для глобально регламентированных испытательных процессов.
Часто задаваемые вопросы по стандарту ISO 527
Стандарт ISO 527-1/-2 описывает испытание на растяжение формовочных и экструзионных масс из пластмассы толщиной более 1 мм. В частности, к ним относятся термопластичные и термореактивные формовочные массы. Испытание можно проводить на образцах, полученных методом литья под давлением, прессования или механической обработки.
Для других пластмассовых изделий или групп материалов применяются другие разделы серии стандартов ISO 527:
- пластиковые пленки и плитки толщиной менее 1 мм: ISO 527-3
- усиленные стекловолокном композиты: ISO 527-4 и ISO 527-5
Стандарт ISO 527-1 регламентирует общие принципы испытания пластмасс на растяжение. Геометрия используемого образца зависит от соответствующего раздела серии стандартов ISO 527 и испытываемого материала.
Для формовочных и экструзионных масс по ISO 527-2 предпочтительные образцы в текущей версии стандарта согласованы с образцами по стандарту ISO 20753.
Стандарт ISO 527-2 регламентирует различные типы образцов для испытания формовочных и экструзионных масс на растяжение. В качестве предпочтительных образцов действительны типы A1 и A2 (раннее обозначение: тип 1A и 1B). Кроме того, для специальных случаев применения доступны уменьшенные или альтернативные образцы.
- Образец A1 (ранее тип 1A): предпочтительный образец, изготовленный из пластмассы методом литья под давлением. Он соответствует многоцелевому образцу по ISO 20753 и используется в тех случаях, когда необходима максимальная сходимость результатов, полученных в разных лабораториях, на разных производственных площадках или в разных компаниях. Предпочтительная расчетная длина составляет 75 мм, в качестве альтернативы можно использовать 50 мм для испытаний в сфере контроля качества.
- Образец A2 (ранее тип 1B): обычно изготавливается из прессованных, литых или механически обработанных пластин. Расчетная длина составляет 50 мм. Поскольку метод изготовления и ориентация материала могут отличаться от образцов, полученных методом литья под давлением, результаты испытаний образцов A1 и A2 нельзя сравнивать напрямую.
- Образцы A22 и A25: уменьшенные варианты стандартных образцов. Они используются, если доступное количество материала ограничено или имеются только малые изделия.
- Образцы 5A и 5B: небольшие образцы с заплечиками для испытаний с очень ограниченным материалом образца. Эти геометрии соответствуют типам образцов 2 и 4 из эластомеров по стандарту ISO 37. Результаты испытаний этих образцов нельзя сравнивать напрямую с результатами испытаний стандартных образцов.
- Образцы 1BA и 1BB: пропорционально уменьшенные варианты типа A2. Они используются при невозможности создать или извлечь стандартные образцы. Необходимо соответствующим образом адаптировать скорость испытания.
- Образцы CP и CW: эти образцы часто используются для исследований старения, атмосферного воздействия или хранения в различных средах. В частности, тип CW можно изготовить из средней части образца A1 или A2, что делает его подходящим для сравнительных исследований воздействия окружающей среды.
Стандарт ISO 527-2 принципиально рекомендует использовать стандартные образцы A1 / A2, поскольку они гарантируют максимальную сходимость результатов испытаний. Уменьшенные образцы следует применять только в случаях, когда стандартные геометрические размеры недоступны или технически нереализуемы.
Кондиционирование образцов имеет решающее значение для получения сопоставимых и воспроизводимых результатов испытаний по ISO 527-1/-2. Пластмассы реагируют на температуру и влажность, способные изменять такие характеристики, как модуль растяжения, напряжение текучести, прочность при растяжении и деформация.
Поэтому стандарт предписываем подготовку, кондиционирование и испытание образцов одной серии в идентичных условияхwerden. Только так можно гарантировать, что различия в результатах действительно обусловлены свойствами материала, а не различиями в условиях окружающей среды.
Для корректного сравнения материалов необходимо строго соблюдать и документировать единые условия кондиционирования и испытания.
Для многих задач испытаний по ISO 527-1/-2 контактный датчик представляет собой экономичное и нормативное решение. Экстензометры Clip-on фирмы ZwickRoell доступны для расчетных длин 50 мм и 75 мм, они подходят, в частности, для рутинных испытаний, а также определения модуля растяжения и характеристик напряжения.
Контактные датчики особенно подходят для:
- Испытаний в области контроля качества
- Термопласты средней и высокой жесткости
- Материалы с умеренной деформацией
- Стандартные измерения модуля растяжения, напряжения текучести и прочности при растяжении
При высоких деформациях, изменении класса материала или автоматизированных процессов испытаний дополнительные преимущества обеспечивают экстензометры со щупами, а также оптические системы. Эти системы обеспечивают автоматическое измерение деформации в увеличенных диапазонах и соответствуют высоким требованиям стандарта ISO 527-1/-2 к определению модуля.
Необходимая производительность испытательной машины зависит от испытываемого материала, а также от ожидаемых испытательных нагрузок. Однако для испытаний на растяжение по ISO 527-1/-2 не только лишь максимальное усилие испытания является решающим. Также важны точность измерения и диапазон усилия, в пределах которого достигается эта точность. Стандарт ISO 527 для силоизмерения предписывает соблюдение требований стандарта ISO 7500-1, обычно с точностью ±1 % измеренного значения (класс 1).
Для большинства испытаний по ISO 527-1/-2 действует правило:
- системы с усилием от 1 кН до 5 кН подходят для материалов с меньшей прочностью и малых образцов.
- системы с усилием 10 кН часто используются для рутинных испытаний пластмасс.
- более высокая производительность может потребоваться для усиленных материалов или необычно больших поперечных сечений.
Ключевой аспект здесь - не только максимальное усилие, но и выбор испытательной машины и датчика силы, которые обеспечивают достаточную точность и разрешающую способность измерений в ожидаемом диапазоне усилия. Правильно подобранный датчик силы повышает качество измерений, особенно при определении модуля упругости и при испытании материалов с низкой прочностью.
ASTM D638 и ISO 527 относятся к наиболее часто используемым мировым стандартам для испытаний пластмасс на растяжение. Оба стандарта предназначены для определения механических характеристик (модуль растяжения, напряжение текучести, прочность при растяжении и деформация). Однако результаты испытаний нельзя сравнивать напрямую, поскольку методы испытания и анализ различаются в некоторых пунктах.
Важнейшие различия:
- Геометрия образцов и расчетные длины: Стандарт ASTM D638 использует пять стандартизированных типов образцов, при этом тип I является предпочтительным для жестких пластмасс. Стандарт ISO 527 для обеспечения сопоставимых результатов рекомендует использовать преимущественно типы образцов A1 (получены методом литья под давлением) и A2 (механическая обработка). Для образцов A1 предпочтительная расчетная длина 75 мм, а для образцов A2 - 50 мм. Дополнительно ISO регламентирует другие уменьшенные или специализированные образцы.
- Требования к измерению деформации
- Определение скорости испытания
- Определение результатов: стандарты различаются при определении отдельных характеристик, а также при анализе деформации после точки текучести. Вследствие этого одинаковые материалы будут выдавать различные результаты при испытаниях по ASTM D638 и ISO 527.
ASTM D638 преимущественно применяется в Северной Америке, в то время как ISO 527 чаще используется на международном уровне. Поэтому компании, работающие на глобальных рынках, часто поддерживают возможности проведения испытаний в соответствии с обоими стандартами. Результаты испытаний по ASTM D638 и ISO 527 следует сравнивать друг с другом только в том случае, если учитываются методические различия.
Для испытаний пластиковых пленок и плиток толщиной менее 1 мм используется стандарт ISO 527-3. Эта часть серии стандартов ISO 527 учитывает особые требования к тонким пленкам и плиточным материалам и регламентирует для этого подходящие образцы и адаптированные условия испытаний.
В качестве альтернативы, особенно в североамериканском регионе, часто применяется стандарт ASTM D882 для испытаний пленок на растяжение. Однако результаты по ASTM D882 и ISO 527-3 нельзя сравнивать напрямую из-за различных условий испытаний и методов анализа.
Для полимерно-матричных композитов в серии стандартов ISO 527 предусмотрены собственные разделы. В то время как ISO 527-2 описывает условия испытания формовочных и экструзионных масс, ISO 527-4 регламентирует испытание изотропных и ортотропных усиленных стекловолокном пластмасс, а ISO 527-5 - испытание однонаправленных усиленных стекловолокном пластмасс.
Усиленные продольным волокном материалы (CFK или GFK) обладают различными механическими характеристиками в зависимости от ориентации волокон, структуры ламината и технологии производства. Поэтому для таких материалов применяются специальные геометрические формы образцов и условия испытаний, регламентированные в соответствующих разделах серии стандартов ISO 527.
В североамериканском регионе для испытаний композитов на растяжение часто также используется стандарт ASTM D3039. Однако результаты по ASTM D3039 и ISO 527-4/-5 нельзя сравнивать напрямую из-за различных условий испытаний.
Определение модуля растяжения относится к самым сложным элементам испытания на растяжение по ISO 527-1/-2. Модуль растяжения определяют в линейной зоне кривой напряжения/деформации между 0,05 % и 0,25 % деформации. Стандарт предполагает расчет по прямой регрессии, поскольку она обеспечивает более надежные статистические результаты по сравнению с анализом по двум отдельным точкам измерения.
Для измерения модуля стандарт ISO 527-2 при предпочтительных типах образцов A1 и A2 предписывает скорость испытания 1 мм/мин, что примерно соответствует скорости деформации 1 % в минуту.
Особенно важна точность измерения деформации. Поскольку измерение при расчетной длине 75 мм охватывает продольную деформацию примерно в 150 мкм, а при расчетной длине 50 мм - примерно 100 мкм, стандарт ISO 527-1/-2 предъявляет дополнительные требования к экстензометру. Для определения модуля необходимо регистрировать продольную деформацию с точностью ±1 % или ±1 мкм - ±1,5 мкм.
Прочность при растяжении - это наивысшее напряжение, которое достигает образец во время испытания на растяжение по ISO 527. Оно рассчитывается как отношение максимального измеренного усилия к исходному поперечному сечению образца.
У многих термопластов максимальное напряжение возникает в точке текучести. В этом случае прочность при растяжении соответствует напряжению при текучести. У других материалов наивысшее напряжение достигается лишь перед разрушением. В этом случае прочность при растяжении определяется как максимальное напряжение перед разрушением образца.
Коэффициент Пуассона обычно определяют в рамках испытания на растяжение по ISO 527. При этом одновременно измеряют продольную и поперечную деформацию и соотносят их между собой. Коэффициент Пуассона можно определять дополнительно к таким характеристикам, как модуль растяжения, прочность при растяжении и напряжение текучести.
Перед испытанием необходимо точно определить ширину и толщину образца, поскольку все связанные с напряжением характеристики базируются на исходном поперечном сечении образца.
Особое внимание следует уделить измерению толщины образцов, полученных методом литья под давлением, поскольку наличие дефектов (Sink Marks) может привести к погрешностям в измерениях. Даже отклонение в 0,1 мм при толщине образца 4 мм может вызвать погрешность в 2,5 %. Поэтому стандарт ISO 527-1/-2 рекомендует измерять толщину с помощью микрометра.
Даже ширину образца следует измерять в регламентированных в стандарте позициях, чтобы минимизировать влияние деформационных искажений и обеспечить репрезентативные значения поперечного сечения.
Измерение деформации является одним из ключевых факторов при испытании по ISO 527-1/-2. В частности, для определения модуля растяжения необходимо регистрировать деформацию в диапазоне от 0,05 % до 0,25 % с очень высокой точностью.
Поскольку измеренная продольная деформация в этом диапазоне составляет лишь примерно 100 - 150 мкм, стандарт ISO 527-1/-2 дополняет общие требования к экстензометру параметрами для определения модуля. Недостаточная точность измерения деформации может значительно повлиять на результат определения модуля.
Таким образом, для испытаний по стандарту ISO 527-1/-2 подходят только системы для измерения деформации, обеспечивающие требуемую точность. К ним относятся, например, контактные датчики, экстензометры со щупами или оптические измерительные системы.
Вебинар: Испытание пластмасс на растяжение по ISO 527: Полезные советы для эффективного проведения испытаний
На этом вебинаре вы познакомитесь с ключевыми требованиями стандарта ISO 527 к испытаниям пластмасс на растяжение и получите практические рекомендации по предотвращению типичных ошибок, а также по эффективному и нормативному проведению испытаний.
Загрузки по теме стандарта ISO 527-1/-2
- Отраслевая брошюра: Пластмассы и резина PDF 9 MB
- Информация о продукте: CMU 30 и CMU 80 PDF 718 KB
- Информация о продукте: zwickiLine до Fmax 5 кН PDF 820 KB
- Информация о продукте: ProLine, Fmax 5-100 кН PDF 1 MB
- Информация о продукте: AllroundLine, Fmax 5-100 кН PDF 1 MB
- Информация о продукте: пневматические захваты, Fmax 10 кН / 20 кН PDF 2 MB
- Информация о продукте: винтовые захваты, Fmax 5 кН / 10 кН PDF 485 KB
- Информация о продукте: клиновые захваты, Fmax 10 кН / 20 кН PDF 713 KB
- Информация о продукте: клиновые захваты „корпус с клиньями“, Fmax 10 кН PDF 690 KB
- Информация о продукте: digiClip PDF 590 KB
- Информация о продукте: экстензометр Clip-on PDF 525 KB
- Информация о продукте: экстензометр makroXtens PDF 637 KB
- Информация о продукте: videoXtens 2-150 HP PDF 1 MB
