ASTM E345 i DIN 50154 – Ispitivanje zatezanja na metalnim folijama

DIN 50154 je prvobitno razvijen za aluminijumske folije koje se koriste u industriji pakovanja. Ova oblast ostaje ključni fokus do danas, jer folije za pakovanje zahtevaju konzistentan kvalitet, visoku duktilnost i mehaničku stabilnost.
Međutim, standard se sada koristi u kombinaciji sa ASTM E345 u znatno širim primenama – za sve tehničke metalne filmove, od aluminijuma i bakra do titanijuma i litijum metala. Zbog toga su ispitivanja zatezanja prema ovim standardima relevantna ne samo za tradicionalne primene, već i za ključne tehnologije u elektromobilnosti i vodoniku:

• Industrija pakovanja:: Aluminijumske folije za pakovanje hrane i farmaceutskih proizvoda
• Istraživanje i proizvodnja baterija: Litijum-jonske baterije koriste izuzetno tanke metalne folije – bakarne folije na anodnoj strani (približno 4,5–12 µm) i aluminijumske folije na katodnoj strani (približno 8–20 µm). Oni služe kao kolektori struje i noseći materijal za aktivne slojeve u litijum-jonskim baterijama. Ispitivanje zatezanja osigurava da materijali mogu da izdrže opterećenja proizvodnog procesa i vek trajanja baterije do zamora. Obložene elektrode se takođe mogu ispitivati da bi se ispunili standardi.
  Više informacija o ispitivanju baterija
• Tehnologija vodonika i zelene energije:: Titanijumske folije u bipolarnim pločama za gorivne ćelije – zatezna čvrstoća je ključni faktor koji određuje vek trajanja i bezbednost ovih komponenti.
  Više o ispitivanju gorivnih ćelija
• Ispitivanje automobila:: Ispitivanje peraja u automobilskim hladnjacima, gde tanke folije i trake moraju pouzdano da izdrže mehanička opterećenja.

Na evropskom nivou, trenutno se radi na daljem razvoju standardizacije (CEN, EN) kako bi se metode ispitivanja bolje prilagodile novim materijalima i primenama u budućnosti. Aktivnim učešćem u razvoju standarda, posebno za materijale za baterije i ispitivanje gorivnih ćelija, ZwickRoell osigurava da će njegova rešenja za ispitivanje i u budućnosti ispunjavati sve zahteve.

Tanke metalne folije su osetljive i stavljaju povećane zahteve na opremu za ispitivanje. Ovo počinje mašinskom obradom uzoraka, preko stezanja, pa sve do ispitivanja uzoraka:

• Mašina za ispitivanje: Zbog niskih sila ispitivanja koje se javljaju prilikom ispitivanja filmova, jednokolonska univerzalna mašina za ispitivanje zwickiLine sa ispitnim opterećenjima do 1kN je idealna. Zahvaljujući visoko preciznoj kalibraciji naših mernih ćelija, postojeće mašine za ispitivanje sa većim kapacitetom okvira za opterećenje takođe se mogu koristiti u potpunosti u skladu sa standardima ISO 7500-1 ili ASTM E4 (klasa 1 ili bolja).
• Priprema uzorka: Tanke metalne folije su izuzetno osetljive na pregibe, zareze i udubljenja. Za čistu obradu uzoraka bez zareza, ZwickRoell preporučuje, između ostalog, upotrebu sekača folijskih traka, koji obezbeđuje optimalan i obnovljiv kvalitet sečenja i dimenzije uzorka sa samo jednim rezom.
• Rukovanje i umetanje uzorka: Da bi se smanjio uticaj operatera i oštećenje uzorka i osiguralo vertikalno poravnanje, alat za jednostavno umetanje može pomoći korisniku da precizno i bez naprezanja ubaci uzorak, posebno za uzorke debljine manje od 0,1 mm. Ploča za poravnanje obezbeđuje pravilno pozicioniranje pre nego što se uzorak ubaci u držač pomoću vođice.
• Stezanje uzorka i prenos sile: Bezbedno stezanje bez oštećenja i klizanja osetljivih filmova je moguće, na primer, pomoću pneumatskih čeljusti i gumiranih uložaka za hvatanje, koji obezbeđuju konstantan pritisak zatvaranja. Štaviše, nudimo širok asortiman umetaka i čeljusti za savršeno podešavanje mašine za svaku primenu.
  Automatska kontrola nultog opterećenja pomoću softvera testXpert dodatno štiti uzorak od neželjenog prethodnog opterećenja tokom stezanja. Klizanje ili plastična deformacija uzorka u umetcima doveli bi do netačnih vrednosti merenog prelomnog naprezanja.
• Merenje deformacije: Ako se, pored zatezne čvrstoće R_m i deformacija pri lomu A₅₀ ili A₁₀₀, određuje i ofset prinos R_p0,2, potrebno je merenje naprezanja pomoću ekstenziometra. Za rezultate visoke preciznosti, kao i za zahtevna merenja modula elastičnosti, preporučujemo Video ekstenziometar videoXtens biax, koji radi beskontaktno i ne zahteva nikakvo obeležavanje uzorka. Pored uštede vremena zbog eliminacije obeležavanja uzorka, beskontaktni ekstenzometri nude jasne prednosti u odnosu na clip-on ekstenziometar/sa hvataljkama, jer se isključuje moguće oštećenje tankog uzorka oštricom noža i uticaj sile otpora oštrice noža na rezultate ispitivanja.
• Sprovođenje ispitivanja: Standardi ASTM E345 i DIN 50154 su izvedeni iz standardizacije za ispitivanja zatezanja metala prema ASTM E8 i ISO 6892-1 i prilagođeni su ispitivanju tankih filmova, tako da se u velikoj meri pozivaju na ove standarde u pogledu sprovođenja ispitivanja, parametara ispitivanja i karakterističnih vrednosti.
• Prikupljanje i evaluacija podataka: Softver za ispitivanje testXpert vodi korisnika kroz celu sekvencu ispitivanja u skladu sa standardima. Standardni programi za ispitivanje već sadrže relevantne standardne specifikacije ASTM E345 i DIN 50154. Pored toga, integracija videoXtens ekstenziometra omogućava 2D-DIC analizu: Virtuelne dužine merača mogu se podesiti, kvalitet poravnanja proveriti, a nehomogenosti kvantifikovati – bez dodatnog hardvera.