ASTM D638, natezne lastnosti, plastika
Natezni preskus plastike v skladu z ASTM D638 pomaga določiti bistvene mehanske lastnosti, vključno z natezno napetostjo, deformacijo, nateznim modulom, natezno trdnostjo, natezno trdnostjo pri popuščanju in natezno trdnostjo pri pretrganju. Standard ASTM D638 ni enak svojim sorodnikom ISO 527-1 in ISO 527-2. Ti standardi se razlikujejo v številnih vidikih, vključno z obliko in dimenzijami vzorcev, opredelitvijo rezultatov preskusa in samim preskusnim postopkom. Medtem ko ASTM D638 predstavlja pragmatično karakterizacijo nateznih lastnosti, je vodilno načelo standarda ISO 527 visoka stopnja obnovljivosti rezultatov preskusov v laboratorijih, podjetjih in državnih mejah.
Cilji in značilne vrednosti Izvajanje preskusa Vzorci in dimenzije vzorca Okoljske razmere Zahteve glede natančnosti Sistem za preskušanje FAQ Brošura za plastiko
Objektivne in karakteristične vrednosti nateznih preskusov po ASTM D638
V standardu preskusne metode ASTM D638 za natezne lastnosti plastike, so določene bistvene mehanske lastnosti materiala za vlivanje ali vzorca, strojno obdelanega z določenega območja na komponenti.
Tipične karakteristične vrednosti so:
- Natezna napetost: sila, povezana z začetnim prerezom vzorca
- Deformacija: sprememba merilne dolžine glede na začetno merilno dolžino
- Natezni modul: gradient krivulje v diagramu napetosti in deformacije
- Točka popuščanja: napetost in deformacija v točki krivulje, kjer je gradient enak nič
- Točka porušitve: napetost in deformacija v trenutku porušitve vzorca
- Poissonov količnik: negativno razmerje med prečno in osno deformacijo
Vrste in dimenzije vzorcev ASTM D638
Vzorci, uporabljeni za preskuse v skladu z ASTM D638, so razvrščeni po vrsti:
- ASTM D638 Tip I - Prednostni preskusni vzorec je veselce tipa I, ki je z debelino 3,2 mm (1/8 palca) in merilno dolžino 50 mm (2 palca) še vedno razmeroma podobna običajnim debelinam sestavnih materialov in hkrati omogoča dobro raven natančnosti merjenja napetosti.
- ASTM D638 Tip II - Pod pogojem, da z uporabo vzorca tipa I ni mogoče povzročiti loma v ozkem vzporednem delu vzorca, ASTM D638 priporoča uporabo vzorca tipa II, pri katerem je širina ozkega vzporednega odseka znatno zmanjšana.
- ASTM D638 Tip III - Če je z mehansko obdelavo mogoče pridobiti vzorce z debelino materiala več kot 7 mm, se uporabi vzorec tipa III. Pri tem se širina ozkega vzporednega preseka, pa tudi širina ramen in celotna dolžina povečata, tako da ostane debelina vzorca manjša od širine. Pri debelini pločevine več kot 14 mm se debelina prilagodi z mehansko obdelavo.
- ASTM D638 Tip IV - Preskusni vzorec tipa IV je idealen za preskušanje zelo mehkih polimerov (npr. gume) in se uporablja pri primerjavi mehkih in bolj togih polimerov.
- ASTM D638 Tip V - Če je na voljo le majhna količina materiala ali če strojna obdelava vzorca iz komponente ne omogoča večjega vzorca, se uporabi vzorec tipa V, ki je zmanjšan v vseh dimenzijah glede na tip I.
| Standard | Vrsta vzorca | Opomba | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D638 | Tip I | Prednostni vzorci za togo plastiko | ≥165 | 57±0,5 | 19+6,4 | 13±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Vrsta II | Prednostno, če se tip I ne zlomi v ozkem prerezu | ≥183 | 57±0,5 | 19+6,4 | 6±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 135±5 |
| ASTM D638 | Vrsta III | Za debelino vzorca nad 7 mm (trda in mehka plastika) | ≥246 | 57±0,5 | 29+6,4 | 19±0,5 | 7 ... 14 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Vrsta IV | Za primerjavo toge in mehke plastike | ≥115 | 33±0,5 | 19+6,4 | 6±0,05 | 3,2±0,4 | 25±0,13 | 65±5 |
| ASTM D638 | Tip V | Majhni vzorci iz komponent | ≥63,5 | 9,53 | 9,53+3,1 | 3,18±0,5 | 3,2±0,4 | 7,62 | 25,4±5 |
Izvajanje nateznega preskusa po ASTM D638 s programsko opremo za preskušanje testXpert
Natezni preskus je eden najpogosteje izvajanih preskusov pri mehanskih preskušanjih plastike in polimerov. Standardno skladen postopek je podrobno opisan v standardu ASTM D638. Navodila po korakih odpravijo potrebo po branju vseh standardnih strani in vam pokažejo, kako enostavno je izvesti preskus s 100-odstotno skladnostjo pri uporabi testXpert.
ASTM D638 v 6 korakih s testXpert
testXpert programska oprema za preskušanje je idealna rešitev za vsako preskusno zahtevo. Oba standarda ISO 527-1/ISO 527-2 in ASTM D638 določata preskusne metode za natezne preskuse. Oba standarda sta tehnično enakovredna, vendar ne zagotavljata popolnoma primerljivih rezultatov, ker se oblike vzorcev, preskusne hitrosti in postopek določanja rezultatov v nekaterih pogledih razlikujejo. S testXpert ZwickRoell zagotavlja vnaprej konfiguriran standardni preskusni program, ki zagotavlja izpolnjevanje zahtev ASTM D638. Vse nastavitve, potrebne za izvajanje preskusa v skladu z ASTM D638 , so že konfigurirane.
testXpert programska oprema za preskušanje testXpert standardni preskusni program
ASTM D638: takoj začnite preskušati s testXpert
Preprosto in učinkovito preskušanje v skladu z to ASTM D638 zagotavlja tudi hitro vključitev novih zaposlenih:
- Vse karakteristične vrednosti in parametri, definirani v standardu ASTM D638, so že shranjeni v standardnem preskusnem programu ASTM D638. Skladnost s standardom je zagotovljena in izognete se zamudnemu opravilu preučevanja standarda.
- Uporabniki so vodeni skozi preskus korak za korakom. Edina opravila, ki jih vidijo na svojem zaslonu, so tista, ki se nanašajo na njihove posebne odgovornosti, kar omogoča funkcija upravljanja uporabnikov. To zagotavlja hitro vključevanje novih zaposlenih. Vsi uporabniki zanesljivo izvajajo preskus v skladu z ASTM D638 – noben korak ni pozabljen.
- Največjo učinkovitost preskušanja dosežemo s povezavo perifernih naprav: Ko se dimenzije vzorca iz mikrometra pošljejo neposredno v programsko opremo za preskušanje, prihranite čas in se izognete napakam pri vnosu.
testXpert programska oprema za preskušanje Izvajanje preskusa v 6 korakih s testXpert
Zahteve za točnost preskusnega stroja v skladu z ASTM D638
Sila in raztezek sta dve osnovni vrednosti, ki ju meri preskusni stroj. V okviru periodičnega umerjanja v primerjavi z merilnim instrumentom, sledljivim do nacionalnega etalona, so dokazi pokazali, da te izmerjene vrednosti dosegajo raven točnosti, opredeljeno v preskusnem standardu v določenih merilnih območjih.
Merjenje sile (ASTM E4)
ASTM D638 standard zahteva merilno točnost ± 1% za izmerjeno vrednost. Ta zahteva je preverjena z umerjanjem po ASTM E4 za celotno merilno območje silomera. Kakovost sistema za merjenje sile je torej opredeljena predvsem s širino merilnega območja, v katerem je mogoče doseči točnost. Preskusni stroji ZwickRoell lahko dosežejo merilno natančnost, ki se zahteva v ASTM E4, začenši pri 1/1000 njihovega merilnega območja. To pomeni, da lahko merite vrednosti modulov in natezne napetosti mnogih materialov z isto preskusno postavitvijo in ne da bi bilo treba ponovno konfigurirati razporeditev.
Merjenje deformacije (ASTM E83)
Vrednosti, ki jih je treba izmeriti, vključujejo premik prečke ali spremembo vpenjalne razdalje in neposredno izmerjen raztezek vzorca.
ASTM D638 za merjenje pomika prečke zahteva natančnost ± 10 % glede na ustrezno izmerjeno vrednost. Pomik prečke se uporablja zlasti za določanje nazivne deformacije pri prelomu, tako da so razdalje, ki jih je treba izmeriti, relativno velike.
Natezni modul določamo z direktnimi merilnimi ekstenziometeri. Dovoljena napaka pri določanju deformacije je določena pri 0,0002 [mm/mm]. To ustreza napaki deformacije 0,02 % ali — pri merilni dolžini 50 mm — dovoljeni napaki premika 0,01 mm.
Za merjenje mej popuščanja in majhnih raztezkov do približno 20 % ASTM D638 zahteva skladnost z razredom C v skladu s standardom za umerjanje ASTM E83. Za raztezke do 10 % to pomeni nastavljeno največjo dovoljeno vrednost napake pri določanju deformacije 0,001 [mm/mm], kar ustreza 0,1 % raztezku. Za merjenje večjih raztezkov relativna napaka posamezne izmerjene vrednosti ne sme presegati ± 1 %.
Za merjenje raztezkov, višjih od 20 %, ASTM D638 dovoljuje relativno merilno napako ± 20 %, kar je mogoče doseči tudi z relativno preprostimi ekstenziometri.
Kondicioniranje in pogoji okolja, opredeljeni v ASTM D638
- Upoštevanje opredeljenih pogojev kondicioniranja in okoljskih pogojev glede temperature in vlažnosti, je zelo pomembno za primerljivost rezultatov preskusov.
- Specifikacije za trajanje kondicioniranja običajno najdete v standardih materiala za preskušeno plastiko. Poleg tega je treba vzorce, uporabljene pri preskusih na brizganih materialih, hraniti v običajni atmosferi (standardizirani pogoji temperature in vlažnosti) najmanj 16 ur pred preskusom.
- Če se preskusi izvajajo v standardni atmosferi, se to nanaša na definirano normalno klimo, ki je določena v ASTM D618.
Zmerno ozračje: 23 ± 2 °C, 50 ± 10 % r.F.
Subtropsko ozračje: 27 ± 2 °C, 65 ± 10 % r.F. - Tolerance ustrezajo razredu 2. Tolerance so prepolovljena za razred 1.
- Sobna temperatura se običajno nanaša na nekoliko širše temperaturno območje, med 18 °C in 28 °C.
- Možni so tudi preskusi pri visokih ali nizkih temperaturah, za katere se lahko določijo različne zahteve.
Preskus natezne trdnosti pri nizkih in vročih temperaturah po ASTM D638 ali ISO 527-2
Natezni preskus plastike v novi temperaturni komori ZwickRoell. Temperaturno območje je mogoče nastaviti od -80 °C do +250 °C (-112 °F do 480 °F). Popolnoma integriran sistem zagotavlja učinkovito, zanesljivo in enostavno delovanje med izvajanjem nateznih preskusov. Z rešitvijo od vrat do vrat se poraba dušika in nastajanje ledu znatno zmanjšata med preskušanjem pri nizkih temperaturah, tako da je mogoče preskuse izvajati stroškovno učinkoviteje.
Pogosta vprašanja o ASTM D638
Najpogostejši standard ASTM za natezne preskuse plastike je ASTM D638. Ta standard se uporablja za določanje nateznih lastnosti plastičnih materialov za nadzor, specifikacijo, kvalitativno karakterizacijo ter raziskave in razvoj. Določa preskusno opremo, obliko in mere vzorca ter preskusni postopek, ki ga je treba upoštevati. Lastnosti materiala, določene z ASTM D638, vključujejo natezno trdnost, raztezek vzorca, vrednosti deformacij, modul elastičnosti in možnost določanja Poissonovega količnika pri sobni temperaturi.
Za podrobnejše informacije si oglejte celoten standard: ASTM D638
Natezna trdnost plastike je v bistvu določena z merjenjem napetosti, ki je potrebna, da se plastični vzorec zlomi ali popusti. Standard torej razlikuje med mejo popuščanja in odpornostjo proti zlomu. Ta značilnost plastičnih materialov se običajno uporablja v raziskavah in razvoju ter za nadzor kakovosti. Natezno trdnost plastike ugotavljamo s pomočjo nateznega stroja, ki vleče vzorec narazen, dokler ne poči, pri tem pa izmerimo in izračunamo kritične vrednosti. Najpogosteje se ti preskusi izvajajo v skladu s standardom ASTM D638, ki določa obliko in dimenzije vzorca, ki ga je treba preskušati, podaja specifikacije stroja in opisuje preskusni postopek.
Standard ASTM D638 opisuje natezno preskušanje plastike. Uporablja se za merjenje nateznih lastnosti, vključno z nateznim modulom, napetostjo popuščanja, deformacijo popuščanja, natezno trdnostjo in deformacijo pri pretrganju. Te lastnosti so pomembne za določanje in primerjavo plastike in plastičnih spojin ter za namene zagotavljanja kakovosti.
Za krhke plastike in plastike, ki nimajo meje popuščanja, se prelomna deformacija meri neposredno z mehanskim ali brezkontaktnim merilnim ekstenziometrom. V primeru termoplastov, ki imajo točko popuščanja, se nazivna napetost pri pretrganju meri na podlagi giba vlečnega prijemala preskusnega stroja.
Natezna trdnost je največja natezna napetost, ki jo vzorec lahko doseže med nateznim preskusom. Ta natezna trdnost se lahko pojavi na meji popuščanja, v tem primeru se imenuje natezna trdnost na meji popuščanja. Če se natezna trdnost pojavi tik pred porušitvijo vzorca, jo imenujemo natezna trdnost pri pretrganju.
Standard ASTM D882 se uporablja za natezne preskuse na plastičnih folijah in ploščah debeline do 1 mm. Za to obstajajo posebni vzorci in preskusna metoda, ki obravnava posebne zahteve za preskušanje folije.
Plastika, ojačana z dolgimi vlakni, kot je GRC ali CRC, se meri v nateznem preskusu po ASTM D3039. Ti materiali imajo lahko zelo različne lastnosti glede na smer in strukturo laminata ali tkanine. Zato pogosto zahtevajo posebne vzorce in preskusne metode.
Standard ASTM E132 določa primerno preskusno metodo za merjenje Poissonovega količnika pri sobni temperaturi. V primeru neojačane plastike pa se lahko za namene izračuna običajno uporabi fiksna vrednost Poissonovega količnika, saj je v veliki meri konstantna.
Standard je meritev vzorcev v kondicioniranem stanju po metodi A ASTM D618. Standard ASTM D638 pa dovoljuje odstopanja pri zahtevah glede kondicioniranja in merjenja, tako da se lahko preskusi izvajajo tudi pri nizkih ali povišanih temperaturah v skladu s tem standardom.
Standard ASTM D638 zajema določanje nateznih lastnosti, vključno z natezno trdnostjo nearmirane in armirane plastike. Drugi pogosti standardi, ki se uporabljajo za preskušanje natezne trdnosti, so ASTM E8/ASTM E8M za kovine, ASTM D412 za gumo in elastomere ter ASTM D3039 kompoziti, ojačani z vlakni