ASTM D638, свойства пластмасс при растяжении
Испытание пластмасс на растяжение по ASTM D638 выявляет важные механические свойства (например, напряжение растяжения, деформация, модуль растяжения, прочность при растяжении, точка текучести и точка разрушения. Стандарт ASTM D638 не идентичен Вашему эквиваленту: ISO 527-1 и ISO 527-2. Стандарты различаются во многих аспектах (например, форма и размеры образцов, определение результатов, а также сам процесс испытания). В то время как ASTM D638 представляет собой прагматичную характеризацию свойств при растяжении, главная идея стандарта ISO 527 состоит в высокой сравнимости результатов испытаний между лабораториями, фирмами и далее за пределами границ стран.
Цель и характеристики Проведение испытания Образцы и размеры образцов Условия окружающей среды Требования к точности Испытательные системы Часто задаваемые вопросы Загрузки
Цель и характеристики испытания на растяжение по ASTM D638
В процессе испытания на растяжение по ASTM D638 определяют важные механические характеристики формовочной массы или образца, извлеченного в определенном месте из какого-либо изделия.
Типичные характеристики:
- Напряжение растяжения: отношение усилия к начальному поперечному сечению образца
- Деформация: отношение изменения расчетной длины к начальной расчетной длине
- Модуль растяжения: наклон кривой в диаграмме напряжения/деформации
- Точка текучести: напряжение и деформация в точке кривой, в которой наклон равен нулю
- Точка разрушения: напряжение и деформация в момент разрушения образца
- Коэффициент Пуассона: отрицательное отношение поперечной деформации к продольной
Испытания на старение
Испытание на растяжение по ASTM D638 образует хорошую базу для выявления изменения механических характеристик полимера после старения, термообработки, нахождения в определенной среде или после атмосферного воздействия. Для этого характеристики определяются в процессе испытания на растяжение, затем еще раз - после старения или атмосферного воздействия.
ASTM D638, размеры / типы образцов
Используемые для испытаний по ASTM D638 образцы классифицируют по типам:
- ASTM D638 тип I - преимущественно используют образцы с заплечиками типа I с толщиной 3,2 мм (1/8 дюйма) и расчетной длиной 50 мм (2 дюйма), которые относительно близки к обычной толщине материала в готовых изделиях и в то же время позволяют измерять деформацию с хорошей точностью.
- ASTM D638 тип II - если в узкой рабочей части образца типа I разрушения не происходит, то стандарт ASTM D638 рекомендует использовать образцы типа II, у которых ширина узкого рабочего сегмента значительно уменьшена.
- ASTM D638 тип III - если образцы извлекаются из материала толщиной более 7 мм путем механической обработки, то для этого предусмотрен образец типа III. У него увеличены как ширина узкого рабочего сегмента, так и ширина заплечиков и общая длина, так что толщина образца остается меньше ширины. При толщине плиты более 14 мм толщину образца адаптируют посредством механической обработки.
- ASTM D638 тип IV - образец типа IV особенно подходит для испытаний очень мягких полимеров (например, резины); его используют, если предусмотрено сравнение между мягкими и более жесткими полимерами.
- ASTM D638 тип V - если в наличии мало испытываемого материала или из изделия можно извлечь только небольшие образцы, то применяют образцы типа V, которые по всем размерам меньше образцов типа I.
| Стандарт | Тип образцов | Примечание | l3 мм | l1 мм | b2 мм | b1 мм | h мм | L0 мм | L мм |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D638 | Тип I | Предпочтительные образцы для жестких пластмасс | ≥165 | 57±0,5 | 19+6,4 | 13±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Тип II | предпочтительно, если тип 1 разрушается не в узком сечении | ≥183 | 57±0,5 | 19+6,4 | 6±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 135±5 |
| ASTM D638 | Тип III | для толщины образца более 7мм (жесткие и мягкие пластмассы) | ≥246 | 57±0,5 | 29+6,4 | 19±0,5 | 7...14 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Тип IV | для сравнения жестких и мягких пластмасс | ≥115 | 33±0,5 | 19+6,4 | 6±0,05 | 3,2±0,4 | 25±0,13 | 65±5 |
| ASTM D638 | Тип V | малые образцы из готовых изделий | ≥63,5 | 9,53 | 9,53+3,1 | 3,18±0,5 | 3,2±0,4 | 7,62 | 25,4±5 |
Проведение испытания на растяжение по ASTM D638
Испытание на растяжение - один из наиболее популярных видов испытаний в области механических испытаний пластмасс и полимеров. Подробное описание проведения испытания приведено в стандарте ASTM D638. Как можно легко проводить испытания с ПО testXpert на 100% в соответствии со стандартами и без необходимости читать много страниц, Вы узнаете в пошаговом руководстве testXpert.
ASTM D638, 6 этапов, testXpert
В стандарте ASTM D638 приводится описание различных форм образцов и точность, с которой следует снимать размеры образцов. Также регламентированы расстояние между инструментами, начальная расчетная длина и разрешенные допуски для измерения. В процессе испытания на растяжение по ASTM D638 определяют различные типовые характеристики (например, модуль растяжения, точки текучести, деформация разрушения). Регламентированная преднагрузка гарантирует сопоставимость результатов.
Как в ASTM D638, так и в ISO 527-1 / ISO 527-2 регламентированы методики проведения испытания на растяжение. Оба стандарта технически эквивалентны, но их результаты не являются полностью сравнимыми, т.к. формы образцов, значения скорости испытания и способы определения результатов в некоторых случаях различаются.
ASTM D638: сразу же запустить испытание с testXpert
Простое и эффективное проведение испытаний по ASTM D638, это также гарантирует быструю интеграцию новых сотрудников:
- все характеристики и параметры стандарта ASTM D638 уже сохранены в стандартной программе испытаний для ASTM D638. Соответствие стандарту гарантировано, нет необходимости тратить время на изучение самого стандарта.
- Оператор шаг за шагом сопровождается по всему испытанию. На экране он видит только свои собственные задачи благодаря функции управление пользователями. Это гарантирует быстрое освоение. Все пользователи уверенно проводят испытания по стандарту ASTM D638, ничто не будет забыто.
- Максимальную эффективность испытаний обеспечивает функция привязка периферийных приборов: если микрометр передает размеры образцов напрямую в программное обеспечение, это экономит время и исключает ошибки при вводе.
к программному обеспечению testXpert проведение испытания в 6 этапов с ПО testXpert
Требования к точности испытательной машины по ASTM D638
Изменение усилия и продольная деформация - две важные измеряемые величины испытательной машины. В рамках периодической калибровки соответствующего национальному эталону средства измерения приводится подтверждение того, что данные измеряемые величины в определенном диапазоне достигают регламентированной в стандартах точности.
Силоизмерение (ASTM E4)
Стандарт ASTM D638 требует точности измерения соответствующих значений в ±1%. Это требование подтверждается калибровкой по ASTM E4 для всего диапазона измерения датчика силы. Качество системы силоизмерения определяется, в частности, шириной диапазона измерения, в котором можно достичь требуемой точности. Испытательные машины фирмы ZwickRoell достигают указанной в стандарте ASTM E4 точности, начиная уже с 1/1000 своего измерительного диапазона. Благодаря этому, можно измерять модульные значения и значения напряжения растяжения многих материалов с одной и той же испытательной конструкцией без переоборудования.
Измерение деформации (ASTM E83)
Измеряемые величины: перемещение траверсы / изменение расстояния между зажимами и измеренная напрямую деформация образца.
Для измерения перемещения траверсы требуется точность соответствующих измеренных значений в ± 10% (ASTM D638). Перемещение траверсы в особенности используется для определения номинальной деформации разрушения, так что измеряемые значения обычно относительно велики.
Модуль растяжения определяют экстензометры с непосредственным измерением. Допустимая погрешность определения деформации составляет 0,0002 [мм/мм]. Это соответствует погрешности деформации в 0,02% или - при расчетной длине 50 мм - допустимой погрешности перемещения в 0,01 мм.
Для измерения точек текучести и малых деформаций (примерно до 20%) ASTM D638 требует соблюдения класса C согласно калибровочному стандарту ASTM E83. Для деформации до 10% это означает фиксированное максимально допустимое значение погрешности при определении деформации 0,001 [мм/мм], что соответствует деформации 0,1%. Для измерения большей деформации относительная погрешность не должна превышать ± 1% соответствующего измеренного значения.
Для измерения деформации более 20% стандарт ASTM D638 допускает относительную погрешность ± 20%, что легко достижимо даже для относительно простых экстензометров.
Определенные в стандарте ASTM D638 условия кондиционирования и окружающей среды
- Соблюдение регламентированных условий кондиционирования и окружающей среды относительно температуры и влажности воздуха имеет большое значение для сравнимости результатов испытаний.
- Указания по срокам кондиционирования обычно имеются в заводских стандартах для испытываемого материала.Кроме того, в рамках испытаний формовочных масс образцы в течение минимум 16 часов должны храниться в нормальных климатических условиях.
- Если испытания проводятся в нормальных климатических условиях, то эти условия регламентированы в стандарте ASTM D618.
Умеренный климат:23 ± 2 °C, отн. влаж. 50 ± 10 %
Субтропический климат27 ± 2 °C, отн. влаж. 65 ± 10 % - Погрешности соответствуют классу 2.В классе 1 эти погрешности делятся на 2.
- Под термином "комнатная температура" обычно подразумевается достаточно широкий температурный диапазон (от 18 °C до 28 °C).
- Кроме того, можно проводить испытания с высокими или низкими температурами, для которых можно регламентировать собственные требования.
ASTM D638, испытание на растяжение при низких или высоких температурах
Стандартным является измерение образцов в кондиционированном состоянии в соответствии с методом A по ASTM D618. Однако стандарт ASTM D638 также допускает иные условия кондиционирования и измерения, так что можно даже проводить испытания при низких или высоких температурах.
Для испытаний пластмасс на растяжение по ASTM D638 при низких или высоких температурах предлагается термокамера фирмы ZwickRoell. Температурный диапазон можно настраивать от -80°C до +360°C. Полностью интегрированная система обеспечивает эффективность, надежность и простоту управления при проведении испытаний на растяжение. 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.
Часто задаваемые вопросы по стандарту ASTM D638
Наиболее часто используемым стандартом ASTM для испытаний пластмасс на растяжение является ASTM D638. Этот стандарт применяют для определения свойств пластмасс при растяжении для контроля, спецификации, количественной характеризации, а также для исследований и разработок. Он регламентирует испытательные приборы, форму и размеры образцов, а также испытательную методику. К характеристикам материалов, которые определяют с помощью стандарта ASTM D638, относятся прочность при растяжении, деформация образца, значения деформации, модуль упругости и возможность определения коэффициента Пуассона при комнатной температуре.
Подробную информацию можно найти в полной версии стандарта: ASTM D638
Определение прочности пластмасс при растяжении осуществляется, как правило, посредством измерения напряжения, необходимого для разрушения или повреждения пластмассового образца. Поэтому в стандарте различают предел текучести и прочность при разрушении. Этот решающий признак пластмасс часто используют в области исследований и разработок, а также для контроля качества. Прочность пластмасс при растяжении определяют с помощью испытательной машины, в которой образец растягивается до разрушения, в процессе чего измеряются и рассчитываются критические значения. Как правило, эти испытания проводят по стандарту ASTM D638, в котором регламентированы форма и размеры испытываемого образца, указана спецификация машины и описан метод испытания.
Стандарт ASTM D638 описывает испытание пластмасс на растяжение. Измеряют такие характеристики, как модуль растяжения, напряжение текучести, деформация текучести, прочность при растяжении и деформация разрушения. Эти характеристики важны для оценки и сравнения пластмасс и их композиций, а также для контроля качества.
У хрупких пластмасс и пластмасс, не обладающих точкой текучести, деформацию разрушения измеряют напрямую с помощью механического или бесконтактного экстензометра. У термопластичных пластмасс, обладающих точкой текучести, номинальную деформацию разрушения определяют из пути перемещения тянущего зажима испытательной машины.
Прочность при растяжении - это наивысшее напряжение, которое может достичь образец во время испытания на растяжение. Эта прочность при растяжении может возникать в точке текучести, в этом случае она называется «Прочность при растяжении в точке текучести». Если прочность при растяжении возникает незадолго до разрушения образца, то ее называют «Прочность растяжения при разрушении».
Для испытаний пластиковых пленок и плиточного материала толщиной до 1 мм используют стандарт ASTM D882. Для этого существуют специальные образцы и методика, учитывающая особые требования к испытаниям пленок.
Усиленные продольным волокном пластмассы (например, GRC или CRC) измеряют в процессе испытания на растяжение по ASTM D 3039. Эти материалы, в зависимости от направления и структуры слоистого пластика или ткани, могут обладать очень разными свойствами. Поэтому зачастую требуются специальные образцы и испытательные методики.
Для измерения коэффициента Пуассона при комнатной температуре стандарт ASTM E132 предлагает подходящий метод испытания. Однако для неусиленных пластмасс зачастую для расчетов можно использовать неизменное значение коэффициента Пуассона, так как оно постоянно.
Стандартным является измерение образцов в кондиционированном состоянии в соответствии с методом A по ASTM D618. Однако стандарт ASTM D638 также допускает иные условия кондиционирования и измерения, так что можно даже проводить испытания при низких или высоких температурах.
Стандарт ASTM D638 регулирует определение характеристик при растяжении, включая прочность при растяжении неусиленных и усиленных пластмасс. Другие часто используемые стандарты для определения прочности при растяжении: ASTM E8/ASTM E8M для металлов, ASTM D412 для резины и эластомеров, а также ASTM D3039 для волокнистых композитов