Динамико-механический анализ (DMA, DMTA)
Динамико-механический анализ (DMA) характеризует вязкоупругие свойства материалов в заданном частотном и температурном спектре и, следовательно, имеет большое значение для определения поведения полимерных материалов. Для измерения образец или готовое изделие подвергается свободному или принудительному синусоидальному колебанию с регулированием по перемещению или усилию.
Характеристики Испытательные решение Видео Автоматизация Стандарты Загрузки
Что определяют с помощью динамико-механического анализа (DMA)?
В ходе измерения усилия и деформации в течение времени определяют следующие основные свойства материала:
- Модуль накопления, описывающий упругое поведение
- Модуль потерь, описывающий вязкое поведение
- Коэффициент потери, tan δ, описывающий соотношение упругого/вязкого поведения.
- Комплексный модуль, описывающий вязкоупругое поведение в форме вектора на комплексной числовой плоскости.
Какие испытательные системы подходят для динамико-механического анализа?
Обычно используется кратковременное измерение при небольших деформациях. Соответственно, усилия, возникающие при измерениях характеристик материала на стандартных образцах, невелики.
Повышенные усилия возникают при измерении увеличенных компонентов и готовых изделий в сборе (например, амортизаторов, шин, ремней или опор двигателя).
При выборе подходящего типа нагружения возможны как нормальные напряжения, так и напряжения сдвига. Стандартные типы нагружения:
- сжатие
- растяжение
- изгиб
- сдвиг
- кручение
причем колебание может происходить в одностороннем порядке с базовой нагрузкой или также в качестве знакопеременной нагрузки.
Для динамико-механического анализа компонентов и готовых изделий особенно подходят сервогидравлические и электродинамические испытательные системы (например, испытательная машина LTM фирмы ZwickRoell). Высокая точность системы измерения перемещения, отличная жесткость рамы и безмасляный привод делают ее идеальной для испытаний DMA. Благодаря тихому приводу машина LTM особенно подходит для использования в лаборатории. Компактная конструкция, а также универсальные возможности позиционирования блока электроники tC II в сочетании с пультом дистанционного управления для точной настройки испытаний дополняют общую концепцию.
Требуемые стандартами частоты испытаний от 0,01 до 100 Гц оптимально соответствуют диапазону мощности машины LTM. Широкий спектр испытательных приспособлений обеспечивает максимальную гибкость: от нажимных плит и гибочных приспособлений со свободным или фиксированным креплением образцов до приспособлений для нагружений сдвига, а также образцов для надежного зажима. Это позволяет надежно и эффективно решать самые разные задачи испытаний.
Динамико-механико-термический анализ (DMTA)
Повторное измерение в широком температурном диапазоне (DMTA) позволяет получить дополнительные характеристики отверждаемых пластмасс и эластомеров (например, температура стеклования или степень сшивания).
Некоторые стандарты требуют изменение температуры во время испытания. Для этих испытаний фирма ZwickRoell предлагает различные термокамеры, гарантирующие точно подходящее решение для любого испытания.
Полностью автоматизированная испытательная система для измерений DMA и определения динамических свойств резины/эластомеров
Динамико-механический анализ позволяет выявлять вязкоупругие свойства полимерного материала, динамическое поведение резины и другие свойства, такие как действие наполнителей или степень сшивания резины. Поскольку измерения проводятся легко и быстро, они очень хорошо подходят для контроля качества.
При производстве высококачественных эластомерных изделий важны многие детали. Несмотря на то, что рецептура смеси была регламентирована в процессе разработки продукта, распределение наполнителей и заполнителей, а также все параметры, влияющие на сшивку, играют решающую роль в процессе вулканизации.
Измерение динамических характеристик при заданной частоте и температуре обеспечивает ясность и гарантирует неизменное качество продукции. Для непрерывного контроля за производственным процессом испытательная система была оснащена автоматической подачей образцов, что обеспечивает как равномерную предварительную термообработку, так и непрерывный процесс испытания.
Электродинамическая испытательная машина LTM в сочетании с легким роботом roboTest N подходит для сложных испытаний материалов и готовых изделий. Машина особенно подходит для анализа резины и представляет собой эффективное решение для области исследований и разработок, а также для контроля качества. Машина LTM основана на электромагнитном линейном приводе и предназначена для проведения как динамических, так и статических испытаний. Типовые испытания: на усталость и долговечность.
Резина и эластомеры проявляют зависимые от времени деформации под нагрузкой. В сочетании с программным обеспечением testXpert R машина LTM 1 гарантирует точный анализ этих характеристик (например, путем измерения частоты и температуры). При этом определяют такие параметры, как модуль накопления и потерь, коэффициент потери (tan δ) и динамическая жесткость.
Автоматизация с помощью roboTest N
Для лабораторий с высокой пропускной способностью машину LTM можно опционально автоматизировать с помощью легкого робота roboTest N. Система выполняет операции по подаче образцов, позиционированию и зажиму, она подходит для проведения испытаний на растяжение, сжатие и изгиб. До 200 образцов можно испытывать автономно, включая дополнительные станции (например, для измерения поперечного сечения или ID-сканирования).
Интуитивно понятное конфигурирование с помощью ПО testXpert
Программное обеспечение testXpert с интегрированной функцией «Sequencer» позволяет интуитивно настраивать сложные процессы испытаний. Включены стандартные функции (рампы, синусоидальные или прямоугольные профили, а также автоматические изменения температуры и частоты). Регулирование осуществляется по усилию, деформации или положению, а также посредством пиковых значений. Все параметры и результаты испытаний хранятся в защищенной от несанкционированного доступа базе данных, их также можно экспортировать.
Стандарты для динамико-механического анализа
Различные методы испытаний с применением принудительных колебаний для пластмасс, композитов, резины и эластомеров доступных в сериях стандартов ISO и ASTM.
| Материал | Стандарт | Описание |
|---|---|---|
| Пластмассы | ISO 6721-1 | Основы и общие принципы измерения вязкоупругих свойств твердых пластмасс |
| Пластмассы | ISO 6721-4 | Определение динамико-механических свойств - колебание при растяжении |
| Пластмассы | ISO 6721-5 | Определение динамико-механических свойств - колебание при изгибе |
| Пластмассы | ISO 6721-6 | Определение динамико-механических свойств - колебание при сдвиге |
| Пластмассы | ISO 6721-11 | Определение динамико-механических свойств - температура стеклования |
| Пластмассы | ISO 6721-12 | Определение динамико-механических свойств - колебание при сжатии |
| Пластмассы | ASTM D5023 | Определение динамико-механических свойств пластмасс с использованием нерезонансных машин при частотах 0,01 … 100 Гц в процессе испытания на 3-точечный изгиб |
| Пластмассы | ASTM D5024 | Определение динамико-механических свойств пластмасс в процессе испытания на сжатие, при котором круглые образцы циклически нагружаются между неподвижными плитами в упругом диапазоне с контролируемым повышением температуры. |
| Пластмассы | ASTM D5026 | Определение динамико-механических свойств пластмасс в процессе испытания на растяжение, при котором плоские образцы растягиваются в захватах с контролируемым повышением температуры. |
| Пластмассы | ASTM D5418 | Определение динамико-механических свойств пластмасс в процессе испытания на изгиб, при котором просто зажатая балка циклически нагружается в упругом диапазоне материала при частотах 0,01–100 Гц, в то время как температура удерживается постоянной или контролируемо варьируется. |
| Композиты | ASTM D7028 | Определение динамико-механических свойств полимерно-матричных композитов в процессе испытания на изгиб, при котором квадратные образцы циклически нагружаются на трехточечный изгиб или в фиксированном гибочном приспособлении при частоте 1 Гц и постоянной амплитуде деформации в линейно-вязкоупругой зоне, в то время как температура повышается, начиная с комнатной. |
| Резина | ISO 4664-1 | Определение динамических свойств вулканизированной или термопластичной резины |
| Резина | ISO 4664-3 | Определение динамических свойств - температура стеклования |
| Резина/эластомеры | ASTM D5992 | Испытание для определения динамико-механических свойств резины и эластомеров, при котором образцы нагружаются при динамическом, свободном или принудительном резонансном возбуждении на сдвиг, сжатие, растяжение, изгиб или кручение, при температуре окружающей среды от −70 °C до +200 °C. |
