ASTM D638 Natezne lastnosti plastike
Natezni preskus po standardu ASTM D638 je ena najpogosteje uporabljenih metod za ocenjevanje mehanskih lastnosti termoplastov in duroplastičnih brizgalnih mas.
V praksi pa se med laboratoriji, operaterji in preskusnimi sistemi pogosto opazijo znatne razlike v natezni trdnosti, modulu, napetosti popuščanja in raztezku. Vzrok je le redko izključno v napravi za preskušanje materialov. Odstopanja pri pripravi vzorca, merjenju vzorca, izbiri ekstenziometra, kondicioniranju v okoljskih pogojih, izbiri čeljusti in hitrosti preskusa lahko vplivajo na rezultate preskusa.
ZwickRoell pomaga laboratorijem zmanjšati razpršenost rezultatov preskusov z usklajenimi sistemi preskušanja, inteligentno programsko opremo, avtomatiziranimi delovnimi procesi in vodilnimi tehnologijami za merjenje deformacij v industriji.
Pogosti viri napak Preskusni postopek Področje uporabe Pogosta vprašanjaPrenosi Zahtevajte posvet
ASTM D638: Ključne točke
- Standard ASTM D638 opisuje enoosni natezni preskus ojačanih in neojačanih plastik za določanje natezne napetosti, raztezka, nateznega modula, natezne trdnosti, točke popuščanja in prelomne točke ter po izbiri Poissonovega količnika.
- Vrste preskusnih vzorcev, ki se uporabljajo za debeline med 1 mm in 14 mm. Za filme, manjše od 1 mm, elastomere, kompozite z dolgimi vlakni ali pene, so ustreznejši drugi standardi ASTM.
- Hitrost preskusa neposredno vpliva na izmerjene lastnosti materiala, saj plastika kaže viskoelastično obnašanje.
- Natančna meritev deformacije z izbiro ustreznega ekstenziometra je ključnega pomena za zanesljivo določanje modula.
- Kondicioniranje v okoljskih pogojih lahko bistveno vpliva na rezultate pri polimerih, občutljivih na vlago.
- Avtomatizirano merjenje prečnega prereza vzorca in zaporedje preskusov izboljšata obnovljivost rezultatov preskusov in zmanjšata vpliv operaterja.
- ZwickRoell ponuja celovite rešitve za preskušanje za ASTM D638, vključno s stroji za preskušanje materialov, čeljustmi, ekstenziometri, programsko opremo in avtomatizacijo.
ASTM D638 v praksi: Pogosti viri napak in njihov vpliv na rezultate preskusov
Tudi če se preskus formalno izvede v skladu z ASTM D638, se lahko rezultati med laboratoriji, izvajalci ali preskusnimi sistemi bistveno razlikujejo. Zato ni ključnega pomena le skladnost preskusnega zaporedja s standardom, temveč tudi nadzorovana izvedba vsakega posameznega preskusnega koraka:
- Priprava in kakovost vzorca: Kakovost preskusa se začne s pripravo vzorca. Možni vzroki za odstopanja so nedosledni pogoji oblikovanja, vplivi položaja ulivnega kanala, notranje preostale napetosti, poškodbe zaradi mehanske obdelave, zareze ali površinske napake in odstopanja debeline.
- Izbira prave vrste vzorca: ASTM D638 opredeljuje različne vrste preskusnih vzorcev. Če se uporabi neprimerna vrsta, se zlom ne more zgoditi v ozkem vzporednem območju ali pa meritev deformacije postane nezanesljiva. Izbira vzorca je še posebej pomembna za majhne komponente, mehke polimere ali debelejše plošče.
- Merjenje prečnega prereza: Vse vrednosti, povezane z napetostjo, se izračunajo na podlagi prvotne površine prečnega prereza vzorca. Majhne napake pri merjenju debeline ali širine neposredno vplivajo na vse rezultate, povezane z napetostjo, vključno z natezno trdnostjo, modulom, trdnostjo popuščanja in krivuljami napetosti in deformacije. Že napaka pri merjenju debeline 0,1 mm lahko povzroči napako 2,5 %. Avtomatizirana ali neposredno povezana merilna oprema zmanjšuje vhodne napake in izboljšuje sledljivost merilnih podatkov.
- Preskusna hitrost: Za razliko od večine kovin so plastike zaradi svojega viskoelastičnega vedenja zelo občutljive na hitrost deformacije. Različne hitrosti preskusa lahko vplivajo na natezni modul, napetost popuščanja, natezno trdnost in deformacijo pri porušitvi. Zato standard ASTM D638, odvisno od materiala in lastnosti raztezanja, določa različne hitrosti prečke, ki jih je treba dosledno nastaviti, dokumentirati in izvajati v skladu s standardom.
- Izbira ekstenziometra: Merjenje deformacije je eden najpomembnejših vidikov preskušanja po standardu ASTM D638. Neustrezna izbira ekstenziometra lahko bistveno vpliva na natančnost modula, deformacijo popuščanja in meritve deformacije. Posebni izzivi se pojavijo pri preskušanju mehkih polimerov, materialov, modificiranih na udarce, togih materialov in tankih preskusnih vzorcev. Izbira ustrezne tehnologije za merjenje deformacije je pogosto najpomembnejša individualna odločitev pri nastavitvi preskusa v skladu z ASTM D638.
- Izbira čeljusti in poravnava vzorca:Nepravilno vpenjanje lahko povzroči zdrs, prezgodnje zlome v območju vpenjanja, upogibne napetosti, napake pri poravnavi in napačne hitrosti preskusa zaradi premikanja čeljusti (klini itd.). Izbira pravega vpenjalnega sistema zagotavlja enakomerno porazdelitev sil po vzorcu in da se zlom zgodi znotraj merilne dolžine.
- Kondicioniranje v določenih okoljskih pogojih: Temperatura in vlažnost močno vplivata na številne polimere. Primeri vključujejo poliamide, PET, PBT, TPU in biološke polimere. Neustrezno kondicioniranje lahko povzroči znatna odstopanja v togosti, trdnosti in raztezku.
- Vpliv operaterja med preskusnim zaporedjem: Ročni postopki povečajo razpršenost dimenzij vzorcev, nastavitve ekstenziometra, razporeditve preskusa, analize podatkov in celo prenosa podatkov. Standardizirana zaporedja in zlasti avtomatizacija izboljšajo zanesljivost rezultatov preskusov.
Za doseganje obnovljivih rezultatov morajo biti vzorci, merilni instrumenti, naprava za preskušanje materialov, čeljusti, ekstenziometer, programska oprema in preskusni pogoji medsebojno usklajeni. Prav tukaj pridejo na vrsto ZwickRoellove rešitve za preskušanje.
Izvedba nateznega preskusa po standardu ASTM D638 z ZwickRoell
Ključni koraki preskušanja in priporočene rešitve ZwickRoell:
Merjenje vzorca Obremenitveni okvirji in silomeri Čeljusti Preskusna hitrost Ekstenziometri Kondicioniranje in okoljski pogoji Možnosti avtomatizacije
Kako se izvaja preskus ASTM D638:
Pri nateznem preskusu po standardu ASTM D638 je standardiziran plastični vzorec izpostavljen enoosni napetosti, dokler ne doseže točke popuščanja, določene stopnje raztezanja ali zloma.
- Pred preskušanjem se določijo vrsta, širina in debelina vzorca, saj vse karakteristične vrednosti, povezane z napetostjo, temeljijo na začetnem prečnem prerezu.
- Vzorec se nato vpne v ustrezne prijemala in poravna sredinsko.
- Med preskusom naprava za preskušanje materialov in ekstenziometer beležita silo, premik prečke in deformacijo vzorca. Krivulja napetosti in deformacije se uporablja za izračun karakterističnih vrednosti, kot so natezna napetost, natezni modul, napetost popuščanja, deformacija popuščanja, natezna trdnost, deformacija pri porušitvi in po izbiri Poissonov količnik.
- Glede na material in cilj preskusa so pomembne različne hitrosti preskusa, zahteve glede kondicioniranja in metode merjenja deformacije.
- S testXpert lahko na standardiziran način nadzorujete in dokumentirate parametre preskusov, spremembe hitrosti, merilne podatke in ocene.
Merjenje vzorca: Majhne napake pri meritvah neposredno vplivajo na karakteristične vrednosti.
Natančno merjenje je temelj za zanesljive natezne preskuse. Napaka pri merjenju debeline 0,1 mm povzroči napako 2,5%!
Naprava za merjenje prečnega prereza CMU 30 podjetja ZwickRoell z neposrednim prenosom podatkov v testXpert zmanjšuje napake pri prenosu s strani operaterja, pospešuje procese, izboljšuje sledljivost in zagotavlja, da se vsi preskusi izvajajo z doslednimi vhodnimi vrednostmi.
Izbira obremenitvenih okvirjev in silomerov
Pri izbiri preskusnega stroja ne gre le za izbiro največje preskusne obremenitve. Optimalni sistem je odvisen od vrste materiala, pričakovanega območja sile, geometrije vzorca, želene stopnje avtomatizacije in konfiguracije ekstenziometra.
Modularni univerzalni preskusni stroj podjetja ZwickRoell omogoča široko paleto uporabe plastike na eni sami platformi.
Vendar ni pomembna le največja preskusna obremenitev, temveč tudi natančnost v spodnjem območju sile. Standard ASTM D638 zahteva merilno natančnost ±1 % za posamezno izmerjeno vrednost. Preskusni stroji ZwickRoell lahko dosežejo zahtevano natančnost merjenja že od 1/1000 njihovega merilnega območja. To omogoča natančno merjenje modulov in nateznih napetosti številnih materialov z uporabo iste preskusne naprave, brez potrebe po pogostem naknadnem opremljanju silomera.
Izbira čeljusti
Različni materiali in obseg preskušanja zahtevajo različne metode prijema. Primeri vključujejo pnevmatske, vijačne in klinaste čeljusti. Cilj je vedno doseči zanesljivo vpenjanje brez poškodb vzorca:
- Pnevmatske čeljusti: Pnevmatske čeljusti se zaprejo s pritiskom na gumb in omogočajo natančno nastavljivo silo prijema. Pokrivajo zelo širok spekter uporabe in so primerni tako za mehke kot trde polimere. Podpirajo neposreden prenos hitrosti prečke na vzorec in so še posebej uporabni, kadar je potrebna visoka obnovljivost, veliko število preskusov na dan ali samodejno podajanje vzorca.
- Vijačne čeljusti: Vijačne čeljusti se zaprejo ročno z vijačnim gibom. Primerne so za poltrde do toge plastike in za preskuse z visokimi zahtevami po obnovljivosti, pod pogojem, da je raven ročnega upravljanja sprejemljiva.
- Klinaste čeljusti: Klinaste čeljusti se ročno zaprejo z ročico in so primerne za pogosto preskušanje. Ker se sila prijema med nateznim preskusom poveča zaradi učinka klina, se lahko hitrost deformacije na vzorcu spremeni. To je treba upoštevati pri primerjavi rezultatov in upoštevanju zahtev glede obnovljivosti. Posebej primerni so za interne naloge zagotavljanja kakovosti z nizkimi zahtevami po obnovljivosti z izmerjenimi vrednostmi iz drugih laboratorijev.
- Body - over - wedge čeljusti: Body - over - wedge čeljusti so na voljo v ročnih ali pnevmatskih različicah in so še posebej primerne za natezne preskuse togih do visoko trdnih plastik, kjer sta pomembna varno prileganje vzorca in stabilno delovanje sile. Ročna različica je cenovno dostopna, robustna in preprosta rešitev za rutinsko preskušanje. Pnevmatska različica ponuja prednosti za pogostejše preskuse ali večji pretok vzorcev, saj zmanjšuje vpliv operaterja in omogoča bolj enakomerno silo prijema.
Zakaj je hitrost preskusa pomembna za ASTM D638
Mehanski odziv plastike je zelo odvisen od hitrosti deformacije. Z naraščanjem preskusne hitrosti se pogosto poveča togost (modul), pogosto se poveča trdnost, raztezek pa se lahko zmanjša. Standard ASTM D638 določa različne hitrosti preskusa glede na obnašanje materiala in pričakovani raztezek. Za zagotovitev zanesljivih primerjav je treba dosledno izvajati in dokumentirati preskusne hitrosti in spremembe hitrosti..
S testXpert se hitrosti preskusov in spremembe hitrosti shranijo v preskusni program, samodejno nadzorujejo in dokumentirajo. To zmanjša napake operaterja in zagotavlja, da se preskusi izvajajo po enakih parametrih, skladnih s standardi.
Izbira ekstenziometrov
Neprimeren ekstenziometer lahko izkrivi vrednosti modulov, raztezek zaradi popuščanja in deformacijo pri prelomu. Tveganje se poveča pri mehkih polimerih, zelo tankih vzorcih, velikih raztezkih ali vzorcih, ki so občutljivi na kontaktne sile. Zato je ekstenziometer pogosto najpomembnejša komponenta v preskusni napravi v skladu s standardom ASTM D638.
- Nasadni ekstenziometer Prednosti vključujejo stroškovno učinkovitost, visoko natančnost in primernost za številne toge plastike. Omejitve vključujejo ročno uporabo in možen vpliv na mehke materiale.
- Ekstenzometri s tipali: Ekstenziometri s tipali, kot so makroXtens, ponujajo prednosti, kot sta popolnoma avtomatizirano delovanje in možnost, da ostanejo pritrjeni na vzorec, dokler se vzorec ne zlomi. Imate možnost integracije merjenja prečnih deformacij in uporabetemperaturnih komor. Pri preskušanju zelo različnih materialov, kot so krhke plastike in elastomeri z zelo visokim raztezkom vzorca, se lahko multiXtens uporabi kot alternativa.
- Optični ekstenziometer videoXtens je prednostna rešitev za številne aplikacije v skladu s standardom ASTM D638. Prednosti vključujejo brezkontaktno merjenje, kar pomeni, da ni vpliva na vzorec, ni potrebe po označevanju vzorca, visoka natančnost pri določanju modula in primernost za visoke deformacije. To so idealni pogoji za avtomatizacijo, na voljo pa je tudi možnost 2D DIC.
Natezni preskus ASTM D638 pri nizkih ali povišanih temperaturah
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.
ZwickRoell emperaturna komora ponuja temperaturno območje od -80 °C do +360 °C. Popolnoma integriran sistem zagotavlja učinkovito, zanesljivo in enostavno delovanje. Z rešitvijo »od vrat do vrat« se poraba dušika in nastajanje ledu med preskušanjem pri nizkih temperaturah znatno zmanjšata, kar vam omogoča stroškovno učinkovitejše izvajanje preskusov.
Možnosti avtomatizacije za ASTM D638
Za natezne preskuse v skladu z ASTM D638 se lahko avtomatizirana rešitev izkaže za koristno, že pri 10 vzorcih na dan. Naš preskusni sistem ALEX opravlja preproste naloge »pick-and-place« in ponuja stroškovno učinkovito podporo v preskusnem laboratoriju.
Za laboratorije z visokimi zahtevami glede preskušanja priporočamo naš robotski sistem za preskušanje roboTest L. Naš delovni konj za preskušanje plastike v velikih količinah lahko sprejme 450 vzorcev. Samostojno izvaja meritve prečnega prereza vzorca in natezne preskuse v skladu z ASTM D638. Po preskusu ločene čeljusti za odlaganje odstranijo ostanke vzorca iz čeljusti.
Toda tudi druge oblike vzorcev ali druge preskusne metode ne predstavljajo težav za naše avtomatizirane sisteme preskušanja. Avtomatizirana preskusna sistema roboTest N in roboTest R sta bolj kompleksna in omogočata priključitev drugega ali tretjega stroja za preskušanje materialov ter dodatnih naprav, kot sta centrirna postaja ali temperaturna komora, ki deluje v območju od -80 °C do +360 °C. To ne le poveča prepustnost vzorcev, temveč vam omogoča tudi hkratno izvajanje več preskusov, kar zagotavlja hitre in zanesljive rezultate.
Do roboTest N Do roboTest L Do roboTest R Zakaj avtomatizirati?
Želite avtomatizirati preskušanje ASTM D638?
Vaš lokalni strokovnjak ZwickRoell vam lahko pomaga izbrati pravo stopnjo avtomatizacije za vašo aplikacijo.
Zahtevajte neobvezujoč posvet še danes
ASTM D638 s programsko opremo za preskušanje testXpert – zanesljivo in učinkovito preskušanje
Programska oprema za preskušanje testXpert pomaga laboratorijem izvajati preskuse ASTM D638 na standardiziran in sledljiv način z minimalnim vplivom operaterja:
- Shranjen standardni program preskušanja: Karakteristične vrednosti in parametri, opredeljeni v standardu ASTM D638, so shranjeni v standardnem programu preskušanja. To poenostavi implementacijo, ki temelji na standardih, in zmanjša trud, potreben za ročno parametrizacijo.
- Vodnik po korakih: Uporabniki so vodeni skozi zaporedje preskusov. To omogoča hitro uvajanje in zmanjšuje tveganje, da bi pozabili posamezne korake preskušanja.
- Upravljanje uporabnikov: Z našo funkcijo upravljanja uporabnikov vidite le naloge, ki so pomembne za vaše naloge in funkcije. To omogoča standardizirane uporabniške vmesnike in jasno upravljanje pravic dostopa.
- Priključitev perifernih naprav: Dimenzije vzorcev je mogoče prenesti neposredno iz merilnih instrumentov v testXpert. To prihrani čas in prepreči napake pri vnosu.
- Dokumentacija preskusnih parametrov: Preskusne hitrosti, merilni podatki, rezultati in preskusni pogoji so jasno dokumentirani.
- Primerljivost med preskusnimi metodami: Podatke preskusov natezne trdnosti, upogiba, udarne trdnosti ali ekstruzije je mogoče centralno upravljati in ocenjevati, če se v laboratoriju uporabljajo ustrezne aplikacije.
- Analiza trendov in spremljanje kakovosti: Vrednotenja in analize trendov pomagajo pri zgodnjem odkrivanju odstopanj pri zagotavljanju kakovosti in serijskih preskušanjih.
Več o naši programski opremi za preskušanje testXpert
Tipične uporabe standarda ASTM D638
Standard ASTM D638 se uporablja povsod, kjer je treba zanesljivo določiti, primerjati ali dokumentirati natezne lastnosti plastike:
- Razvoj materialov in primerjava spojin: Različne polimere, polnila, dodatke ali formulacije je mogoče primerjati na podlagi njihovega nateznega modula, napetosti popuščanja, natezne trdnosti in deformacije pri porušitvi.
- Zagotavljanje kakovosti v serijski proizvodnji: Preskusi ASTM D638 pomagajo spremljati dosledne mehanske lastnosti in odkrivati odstopanja med serijami, surovinami ali pogoji obdelave že v zgodnji fazi.
- Blagovni pregledi blaga: Preveriti je mogoče mehanske lastnosti dobavljenih granul, polizdelkov ali kalupov.
- Preskušanje komponent izvlečenih vzorcev: Vzorce je mogoče izvleči iz komponent ali kalupov, da se preverijo dejanske lastnosti materiala znotraj komponente.
- Preskušanje majhnih količin materiala: Ko je na voljo le majhna količina materiala, na primer za prototipe, aditivno izdelane dele ali analize poškodb, so lahko ustrezni manjši preskusni vzorci, kot je tip V.
- Preskusi staranja in vremenske odpornosti: ASTM D638 je primeren za ocenjevanje sprememb mehanskih lastnosti po staranju, izpostavljenosti toploti ali medijem ter vremenskim vplivom.
- Odobritev materiala in preverjanje specifikacij: Določene karakteristične vrednosti služijo kot osnova za odobritve materialov, dobavne pogodbe in tehnične specifikacije.
- Globalna navzkrižna validacija: Podjetja z mednarodnimi dobavnimi verigami pogosto zahtevajo zmogljivosti preskušanja v skladu z ASTM D638 in ISO 527, da bi izpolnila različne specifikacije strank.
Pogosta vprašanja o ASTM D638
Standard ASTM D638 se uporablja za določanje nateznih lastnosti ojačanih in neojačanih plastik. Standard se pogosto uporablja za vzorce, izdelane z brizganjem, stiskanjem, ekstrudiranjem in strojno obdelavo, iz termoplastov in termoreaktivnih brizgalnih mas.
Tipični materiali vključujejo:
- Polipropilen (PP)
- Polietilen (PE)
- Polikarbonat (PC)
- ABS
- Poliamid (PA / Najlon)
- PBT
- PET
- PVC
- PEEK
- PPS
- Plastika, ojačana s kratkimi vlakni
- Termoreaktivne mase za brizganje
ASTM D638 se na splošno uporablja za materiale z debelino vzorca od približno 1 mm do 14 mm. Tanke folije in plošče, manjše od 1 mm, se običajno preskušajo v skladu s standardom ASTM D882, medtem ko se kompozitni materiali, ki so neprekinjeno ojačani z vlakni, običajno preskušajo v skladu s standardom ASTM D3039.
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.
V skladu s standardom ASTM D638 so vzorci tipa V namenjeni za uporabo, kjer je na voljo le omejena količina materiala ali kjer večjih vzorcev ni mogoče vzeti iz ocenjevane komponente.
- Tipične uporabe vključujejo:
- Projekte razvoja materialov
- Prototipne komponente
- Preskusne vzorce iz aditivne proizvodnje
- Majhne brizgane dele
- Analize poškodb
- Obdelane vzorce iz končnih komponent
Ker imajo tipski vzorci bistveno manjši presek in krajšo merilno dolžino kot standardni preskusni vzorci tipa I, je treba posebno pozornost nameniti poravnavi vzorca, vpenjanju in merjenju deformacij, da se zagotovijo natančni in ponovljivi rezultati.
L0 Merilna dolžina
L Razdalja med čeljustmi
l1Dolžina ozkega vzporednega dela/notranji premer
l2 Razdalja med širokimi vzporednimi odseki
l3 Skupna dolžina/zunanji premer
b2 Širina vzorca v predelu ramen
b1 Širina vzorca v območju merilne dolžine
h Debelina vzorca
| 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 |
Pravilno kondicioniranje vzorcev je ključnega pomena za doseganje doslednih in primerljivih rezultatov po standardu ASTM D638. Mnogi polimeri so občutljivi na vsebnost vlage in temperaturo. Razlike v kondicioniranju lahko pomembno vplivajo na naslednje karakteristične vrednosti:
- Natezni modul
- Popuščanje napetosti
- Natezna trdnost
- Deformacija pri porušitvi
To je še posebej pomembno za higroskopske materiale, kot so poliamid (PA), PET, PBT in številni biološki polimeri.
Standard ASTM D638 določa standardne laboratorijske pogoje in priporoča, da se vzorci pred preskušanjem kondicionirajo, če to zahteva specifikacija materiala. Za zagotovitev smiselnih primerjav med laboratoriji je treba vedno uporabljati enake postopke kondicioniranja.
Za številne rutinske aplikacije po standardu ASTM D638 ekstenziometer zagotavlja zadostno natančnost in ostaja široko uporabljena rešitev.
Nasadni ekstenziometri so še posebej primerni za:
- Aplikacije za nadzor kakovosti
- Trde termoplastike
- Materiale z zmernim raztezkom
- Standardne meritve natezne trdnosti in modula
Vendar pa nasadni ekstenziometri zahtevajo ročno pritrditev in lahko včasih vplivajo na obnašanje zelo mehkih, tankih ali zelo raztegljivih vzorcev. Za laboratorije, ki zahtevajo maksimalno obnovljivost, visoko prepustnost ali preskušanje zahtevnih materialov, merjenje deformacije z uporabo tipal ali optičnih ekstenziometrov pogosto ponuja znatne prednosti.
Zahtevana zmogljivost naprave za preskušanje materialov je odvisna predvsem od prečnega prereza vzorca in pričakovane natezne trdnosti materiala.
Za večino aplikacij v skladu s standardom ASTM D638 velja naslednje:
- Sistemi od 1 kN do 5 kN so primerni za materiale z manjšo trdnostjo in majhne vzorce.
- Sistemi z močjo 10 kN se običajno uporabljajo za routine testing of plastics.
- Za močno ojačane materiale ali nenavadno velike preseke so lahko potrebne večje zmogljivosti.
Najpomembnejši vidik ni le največja sila, temveč tudi izbira preskusne naprave in silomera, ki zagotavljata zadostno ločljivost in natančnost meritev v celotnem pričakovanem območju sile. Pravilno dimenzioniran silomer izboljša kakovost meritev, zlasti pri določanju modula in preskušanju materialov z nižjo trdnostjo.
ASTM D638 in ISO 527 sta najpogosteje uporabljena standarda za natezno preskušanje plastike. 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. Čeprav obe metodi določata podobne mehanske lastnosti, preskusni metodi nista neposredno zamenljivi.
Najpomembnejše razlike so:
- Geometrije vzorcev in merilne dolžine: ASTM D638 tip I je prednostni vzorec za toge plastike v obliki veselca s skupno dolžino 165 mm, debelino 3,2 mm (1/8 palca) in merilno dolžino 50 mm (2 palca), kar je še vedno relativno podobno debelinam običajnih sestavnih materialov in hkrati podpira dobro raven natančnosti merjenja deformacij. Prednostni vzorec veselca, skladen z ISO 527-2, je tip 1A (brizgan) s skupno dolžino 170 mm, debelino 4 mm in merilno dolžino 75 ali 50 mm. Medtem ko standard ASTM opisuje pet vrst vzorcev, ISO omejuje vzorce na dve vrsti, da bi dosegli visoko stopnjo primerjalne natančnosti.
- Zahteve za merjenje deformacije
- Definicije preskusne hitrosti
- Metoda za določanje specifičnih rezultatov
ASTM D638 se uporablja predvsem v Severni Ameriki, medtem ko je ISO 527 pogosteje mednarodno specificiran.
Ker lahko te razlike vplivajo na izmerjene vrednosti, kot so modul, napetost popuščanja, natezna trdnost in raztezek, se rezultatov, pridobljenih v skladu z ASTM D638, ne sme neposredno primerjati z rezultati, pridobljenimi v skladu z ISO 527, razen če so metodološke razlike v celoti razumljene in dokumentirane.
Za podjetja, ki dobavljajo izdelke po vsem svetu, je običajna praksa, da vzdržujejo zmogljivosti preskušanja za ASTM D638 in ISO 527.
Plastike, ojačane z dolgimi vlakni, kot je CFK, se merijo v nateznem preskusu po standardu 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.
Za krhke plastike in plastike, ki nimajo meje popuščanja, se deformacija pri porušitvi 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 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.
Poleg oblik vzorca ASTM D638 opisuje tudi točnost, s katero je treba izmeriti dimenzije vzorca.
- Širina plastičnih vzorcev se lahko določi s kljunastim merilom, mikrometrom ali napravo za merjenje prereza
- Debelino plastičnih vzorcev merimo z mikrometrom ali merilnikom prerezov
- Merilna sila je med 5 in 15 N, merilne površine so okrogle in ravne, običajno s premerom 6,35 mm (6,5 mm). Možni so tudi drugi kontaktni elementi
- Meritev se izvaja v središču vzorca in znotraj merilne dolžine. Vbrizgani vzorci se merijo znotraj 5 mm od središča merilne dolžine.
- Napaka pri merjenju debeline 0,1 mm povzroči napako 2,5%!
Vrednosti, ki jih je treba izmeriti v skladu z ASTM D638, vključujejo hod 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 porušitvi, 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 s 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.
Prenosi, povezani z ASTM D638
- Industrijska brošura: Plastika in guma PDF 9 MB
- Produktne informacije: CMU 30 in CMU 80 PDF 718 KB
- Informacije o izdelku: zwickiLine do Fmax 5 kN PDF 820 KB
- Produktne informacije: ProLine, Fmax 5-100 kN PDF 1 MB
- Produktne informacije: AllroundLine, Fmax 5-100 kN PDF 1 MB
- Produktne informacije: Pnevmatske čeljusti, Fmax 10 kN/20 kN PDF 2 MB
- Produktne informacije: Vijačne čeljusti, Fmax 5 kN/10 kN PDF 485 KB
- Produktne informacije: Klinaste čeljusti, Fmax 10 kN/20 kN PDF 713 KB
- Produktne informacije: Klinaste čeljusti body over wedge, Fmax 10 kN PDF 690 KB
- Informacije o izdelku: digiClip PDF 590 KB
- Produktne informacije: Nasadni ekstenziometer PDF 525 KB
- Informacije o ekstenziometru makroXtens PDF 637 KB
- Informacije o izdelku: videoXtens 2-150 HP PDF 1 MB
