Temperatura otklona toplote prema ASTM D648 i ISO 75
Posebno termoplasti sve više gube svoju krutost i tvrdoću na višim temperaturama. Heat deflection temperature (HDT) takođe se pominje kao heat distortion temperature opisuje temperaturu na kojoj plastični materijal počinje da se deformiše pod unapred određenim opterećenjem. Ova vrednost se koristi u ispitivanju materijala za procenu toplotne otpornosti materijala. HDT se meri izlaganjem definisanog uzorka rastućoj temperaturi pod konstantnim opterećenjem u procesu savijanja u 3 tačke dok se ne postigne definisani otklon.
Standardi ASTM D648 i ISO 75 opisuju proceduru ispitivanja i regulišu zahteve za opremu za ispitivanje i uslove ispitivanja, kao što su opterećenje, geometrija uzorka i brzina zagrevanja, kako bi se postigli međunarodno uporedivi rezultati.
Drugi metod za određivanje otpornosti plastike na toplotno opterećenje — pored relativno složenih metoda kao što su diferencijalna skenirajuća kalorimetrija (DSC) ili dinamička mehanička analiza (DMA) — je Vicat temperatura omekšavanja (VST) prema ISO 306 ili ASTM D1525.
Cilj i primenePregled standardaUzorciVideo snimciIspitna sekvenca ISO vs. ASTM uslovi ispitivanjaUređaj otklona toplotePreuzimanja Zatražite konsultacije Često postavljana pitanja
Za šta se koristi HDT i zašto je važan?
Temperatura otklona toplote je čisto uporedna vrednost koja se može koristiti u različite svrhe. U osiguranju kvaliteta pomaže da se identifikuju odstupanja u kvalitetu materijala tokom proizvodnje. Kao relativna uporedna vrednost, od suštinskog je značaja za odabir plastike za primenu sa toplotnim opterećenjem, na primer u automobilskoj, električnoj ili građevinskoj industriji. Pruža programerima i inženjerima informacije o tome da li materijal može da izdrži zahteve krajnje primene bez gubitka stabilnosti dimenzija. Visoka HDT vrednost znači da materijal ostaje pouzdan čak i pri visokim temperaturama i opterećenjima. Međutim, rezultati ne daju informacije o maksimalnim radnim temperaturama krajnjeg proizvoda!
Kako možete biti sigurni da su vaša merenja zaista tačna?
Koristite ZwickRoell platformu labXplore za kružna ispitivanja kako biste optimizovali svoje procese ispitivanja, proverili podobnost vaše laboratorije i osigurali maksimalnu tačnost i kvalitet u ispitivanju materijala!
Više informacija o kružnim ispitivanjima
Temperatura otklona toplote - pregled standarda
ISO 75-1 opisuje opštu metodu ispitivanja za određivanje temperature otklona toplote pod opterećenjem. U svim delovima ISO 75, za ispitivanje su dozvoljeni samo ravni rasporedi uzoraka.
ISO 75-2 sadrži posebne zahteve za plastiku (uključujući punjenu plastiku i plastiku ojačanu dugim vlaknima gde je dužina vlakana do 7,5 mm pre obrade) i za ebonit. Tri metode ispitivanja su određene različitim vrednostima konstantnog savijanja na početku ispitivanja:
- Metoda A: napon savijanja = 1,80 MPa
- Metoda B: napon savijanja = 0,45 MPa
- Metoda C: napon savijanja = 8,00 MPa
Metode se mogu slobodno birati, međutim, preporučljivo je izabrati veće početno opterećenje što su uzorci tvrđi. Na osnovu primenjenog naprezanja pri savijanju, rezultati se značajno razlikuju. Zbog toga je važno navesti stanje napona zajedno sa rezultatima. Merenja su pokazala da se HDT uzorka od polipropilena povećava sa 57 °C na 99 °C između metode A (1,8 MPa) i metode B (0,45 MPa).
ISO 75-3 sadrži posebne zahteve za određivanje temperature otklona toplote za visokootporne očvršćavajuće laminate i plastiku ojačanu dugim vlaknima (gde je dužina vlakana veća od 7,5 mm pre obrade). Napon savijanja se izračunava korišćenjem frakcije (1/1000) modula savijanja materijala kada se ispituje na sobnoj temperaturi.
ASTM D648 sadrži standardnu metodu ispitivanja za temperaturu otklona toplote plastike pod opterećenjem savijanja u ivičnoj poziciji uzorka. Dve metode ispitivanja određuju se na osnovu raspona nosača (razdvajanje linija kontakta između uzorka i nosača):
- Metoda A: 101,6 ± 0,5 mm
- Metoda B: 100,0 ± 0,5 mm
Bez obzira na metodu, mora se primeniti konstantni napon savijanja od 0,455 MPa ili 1,82 MPa.
Uzorci prema ASTM D648 i ISO 75
Za ispitivanje materijala, uzorci se obično obrađuju brizganjem pod određenim uslovima. Ovo obezbeđuje visoku obnovljivost rezultata.
Mehanička priprema komponenti ili ploča, na primer, za ispitivanje cevi ili komponenti u automobilskom sektoru, takođe je dozvoljena u skladu sa ISO 75 i ASTM D648. Kada se pripremaju anizotropni uzorci sa ploča, važno je osigurati da su uzorci mašinski obrađeni i u uzdužnom i u poprečnom pravcu kako bi se mogle otkriti razlike u rezultatima zavisne od smera.
Zahtevi za uzorke prema ISO 75 i ASTM D648 navedeni su u sledećoj tabeli:
| Uzorci: | ISO 75-1 i ISO 75-2 | ASTM D648 |
|---|---|---|
| Nivelisanje | Ravni položaj | Položaj na ivici |
| Brizgano ubrizgavanjem | Dužina: 80 ± 2,0 mm Širina: 10 ± 0,2 mm Debljina: 4 ± 0,2 mm | Min. dužina: raspon nosača +12,7 mm Širina: 3-13 mm Debljina: 12,7 ± 0,5 mm |
| Od ploča/komponenti | Debljina: 3-13 mm; poželjno 4-6 mm | Debljina: 3 mm ili deblji |
| Količina | Najmanje dva uzorka* | Najmanje dva uzorka |
*Uzorci su poređani u paru sa suprotnim stranama (na koje se primenjuje opterećenje) u odnosu na ivicu opterećenja.
Video snimci: Temperatura otklona toplote prema ISO 75 i ASTM D648
Video prikazuje proceduru ispitivanja za određivanje temperature otklona toplote prema ISO 75 i ASTM D648, kao i Vicat temperature omekšavanja prema ISO 306 i ASTM D1525 pomoću Amsler Allround uređaja toplotnog otklona i našeg testXpert softvera za ispitivanje.
Postupak ispitivanja i zahtevi prema ISO 75 i ASTM D648
Za temperaturu otklona toplote, gubitak krutosti se meri korišćenjem metode savijanja u tri tačke. U tu svrhu, uzorak se nanosi na nosače u ravnom (ISO 75) ili uspravnom (ASTM D648) položaju. HDT ivica opterećenja se može montirati uz pomoć alata za centriranje. Ovo obezbeđuje paralelnost između ivice opterećenja i nosača i sprečava greške uzrokovane neispravnim poravnanjem.
Težina koja se primenjuje mora se izračunati u skladu sa standardima. Ovo se radi analogno u ISO 75 i ASTM D648 i pretpostavlja testXpert softver za ispitivanje. Najvažnija razmatranja ovde su dimenzije uzoraka, raspon nosača i napon koje treba primeniti—u zavisnosti od izabrane metode.
Nakon postizanja potrebne početne temperature (ISO 75 >27 °C, ASTM D648 ambijentalna temperatura), sklop za punjenje se spušta u grejno kupko (ulje), uzorci se pune tegovima i ispitivanje počinje sa periodom čekanja od 5 minuta. Predviđeno je vreme čekanja od 5 minuta da se delimično kompenzuje puzanje (koje neki materijali pokazuju kada su podvrgnuti određenom naprezanju savijanja).
Zatim se beleži početno rastojanje puzanja, merač otklona se postavlja na nulu i temperatura se povećava ujednačenom brzinom zagrevanja od 120 ± 10 °C/h prema ISO 75 ili 2 ± 0,2 °C/min (≙ 120 ± 12 °C/h) prema ASTM-u dok se ne postigne standardni otklon.
Rezultat HDT ispitivanja je temperatura na kojoj se postiže otklon od 0,25 mm (ASTM) ili savijanje od 0,20% (ISO).
Sledeća tabela sadrži poređenje najvažnijih parametara iz ISO 75 (Deo 1 i 2) i ASTM D648.
Pregled zahteva za ispitivanje ASTM D648 u odnosu na ISO 75
| ISO 75-1, ISO 75-2 | ASTM D648 | ||
|---|---|---|---|
| Ispitni uređaj | Radijus oslonca | 3 ± 0,2 mm | 3 ± 0,2 mm |
| Raspon oslonca | 64 ± 1 mm | Metoda A: 101,6 ± 0,5 mm Metoda B: 100,0 ± 0,5 mm | |
| Naprezanje pri savijanju | Metoda A: 1,80 MPa Metoda B: 0,45 MPa Metoda C: 8,00 MPa | 1,82 MPa 0,455 MPa | |
| Temperatura | Početna temperatura | < 27 °C | Temperatura okoline |
| Brzina povećanja temperature | 120 ± 10 °C/h 12 ± 1 °C/6 min | 2 ± 0,2 °C/min 10 ± 1 °C/5 min ≙120 ± 12 °C/h | |
| Položaj termometra | Ne dalje od 12,5 mm od centra uzorka | Ne dalje od 10 mm od uzorka, bez dodirivanja | |
| Rezultat | Standardni otklon | 0,20 % | 0,25 mm |
| Ponovite | ako pojedinačni rezultati odstupaju za više od 2 °C za amorfnu plastiku ili ebonit ili za više od 5 °C za polukristalne materijale | – |
Uređaj odstupanja toplote prema ISO 75 i ASTM D648
Sa Amsler Allround 6-300 uređajem otklona toplote, ZwickRoell nudi motorizovani instrument sa potpuno automatizovanom sekvencom ispitivanja za određivanje Vicat i temperature otklona toplote do 300 °C u skladu sa svim ASTM i ISO standardima. Tačni i ponovljivi rezultati se postižu upotrebom naprednog merenja pomaka i tehnologije kontrole temperature. Dizajn prilagođen korisniku, orijentisan na bezbednost i beskompromisan dizajn obezbeđuje udobnost i sigurnost. Mogu se obezbediti 2, 4 ili 6 ispitnih stanica sa automatizovanim pokretanjem procesa hlađenja, motorizovanim spuštanjem uzorka i primenom opterećenja. Uređaj otklona toplote može da radi u samostalnom režimu sa ekranom osetljivim na dodir ili u vezi sa računarom. Sa testXpert softverom za ispitivanje, može se realizovati smislena analiza rezultata.
Više o uređaju otklona toplote Više o testXpert softveru za ispitivanje
Često postavljana pitanja o temperaturi otklona toplote plastike
Temperatura otklona toplote (HDT) koja se takođe naziva temperatura izobličenja toplote je svojstvo materijala koje opisuje temperaturu na kojoj plastični materijal počinje da trpi plastičnu deformaciju kada je podvrgnut unapred određenom opterećenju. Ovo svojstvo je prvenstveno ispitivano za termoplaste i termoreaktivne materijale i važan je pokazatelj termičkog kapaciteta materijala.
ISO 75 opisuje opštu metodu ispitivanja za određivanje temperature toplotnog otklona plastike i reguliše zahteve za opremu za ispitivanje i uslove ispitivanja, kao što su opterećenje, geometrija uzorka i brzina zagrevanja, kako bi se postigli međunarodno uporedivi rezultati. Temperatura skretanja toplote daje informacije o temperaturi na kojoj plastika počinje da se deformiše pod određenim opterećenjem.
Temperatura otklona toplote prema ASTM D648 je parametar materijala koji opisuje temperaturu na kojoj plastika počinje da se podvrgava plastičnoj deformaciji pod definisanim mehaničkim opterećenjem (konstantni napon savijanja od 1,82 MPa ili 0,455 MPa) usled toplotnog uticaja (povećanje temperature pri ravnomernoj brzini zagrevanja od 2°C/min u uljni kupki). ASTM D648 specificira metod ispitivanja za određivanje HDT vrednosti. HDT vrednost je temperatura pri otklonu od 0,25 mm.
Dijagrami rezultata često pokazuju nepravilne krivine, kao što se može videti na slici. Ova pojava je sasvim normalna i nastaje zbog ponašanja same plastike. Toplota oslobađa delimično zamrznute unutrašnje napone koji mogu izazvati pomeranje uzorka u ili protiv smera ispitivanja. Sa oslobađanjem visokih zaostalih napona, može se čak zabeležiti kratak negativni pomeraj merenja, što uzrokuje nepravilne krive u rezultatu. Takve nepravilnosti variraju u zavisnosti od materijala i njegovog sastava. Međutim, oni ne utiču negativno na rezultat, jer se ovi unutrašnji naponi već oslobađaju kada se dostignu veće temperature. Termičko širenje uzoraka nema veliki značaj. Međutim, postaje važnije kada se koriste široki uzorci u ivičnoj poziciji.
Ako možete da isključite da su razlike u rezultatima posledica geometrije uzorka ili materijala, uobičajeni problem je pravilno poravnanje HDT ivice opterećenja sa osloncima. Nepravilno poravnanje ivice opterećenja može dovesti do velikih razlika u rezultatima zbog poprečnih sila. Ove poprečne sile se ne javljaju ako je ivica opterećenja pravilno poravnata.
Važno je koristiti pažljivo pripremljene uzorke jer nepravilnosti mogu dovesti do netačnih rezultata. Na primer, primerci koji imaju ivice na ivicama daju različite rezultate. Ovo je posebno slučaj za metode ispitivanja koje koriste samo male sile i težine. Ovde se može desiti da se uzorak naslanja na ivičnjak i da se prevazilaženje ove nepravilnosti evidentira kao izmereno pomeranje tokom ispitivanja.