ASTM D695 Kompozitler ve Plastikler için Basma Testi
ASTM D695 standardı, takviyeli ve takviyesiz plastikler için End-Loading Compression prensibine (ön kuvvet uygulaması) göre Young modülü ve dayanım gibi mekanik özelliklerin belirlenmesine yönelik basma testini açıklamaktadır.
Kuvvet, yalnızca numunenin uç yüzeylerine uygulanır. ASTM D695, örneğin cam elyaf takviyeli kumaş kompozitler de dahil olmak üzere, 41 GPa'ya kadar sertliğe sahip elyaf takviyeli kompozitler için kullanılabilir.
Aşağıdaki metin, 3,2 mm'den az laminat kalınlığına sahip yüksek modüllü ve takviyeli plastikler için destek cihazlı ASTM D695 test düzeneğiyle sınırlıdır. ASTM D695'ten geliştirilen DIN EN 2850 Yöntem B, Boeing BSS 7260 Tip III & IV (Modifiye ASTM D695) ve SACMA SRM-1R-94 uç yükleme basınç testleri de anlatılmaktadır. İkincisi, tek yönlü (UD) karbon fiber takviyeli laminatlar üzerinde, buna bağlı olarak yüksek sertlik ve mukavemete sahip basma testlerine de olanak tanır.
Sürekli elyaf takviyeli kompozitler için laminat sertliği üzerinde kısıtlama olmaksızın sıklıkla kullanılan diğer standartlaştırılmış basma testleri ISO 14126 Yöntem 1 ve ASTM D3410 (Shear Loading Compression) ile ISO 14126 Methode 2 ve ASTM D6641 (Combined Loading Compression).
Karakteristik değerTest uygulaması ve test aracıTest numunesiİndir Sıkça sorulan sorular Talep edin
ASTM D695: Hedef ve karakteristik değerler
Elyaf takviyeli plastikler için aşağıdaki karakteristik sonuçlar ve parametreler, ASTM D695'e göre basınç destekli basma testi kullanılarak ve özellikle ASTM D695'ten geliştirilen test düzeneği varyantları (EN 2850 Yöntem B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260 Tip III ve IV) kullanılarak belirlenebilir:
- Basınç gerilimi: Numunenin başlangıç kesitine göre basınç kuvveti
- Sıkıştırma: Yük yönünde başlangıç ölçüm uzunluğuna göre ölçüm uzunluğundaki değişim (yalnızca uygun bir uzama ölçüm sistemi kullanıldığında, aşağıya bakın).
- Basma modülü: Elastik aralıkta belirli bir uzama aralığındaki gerilim ve sıkıştırma eğrisinin eğimi. Elastik modül veya kısaca E-modülü olarak da bilinir
- Basınç mukavemeti: Basma testinde belirlenen maksimum basınç gerilimi
Sonuçları belirlemek için önemli bilgiler
ASTM D695, kalınlığı < 3,2 mm olan takviyeli ve takviyesiz plastikler için, basma modülü (uygun bir uzama ölçüm sistemi kullanılarak) ve basma mukavemeti tek bir testte belirlenebileceği bir konik numune geometrisi sağlar.
Bu amaçla ek bir destek cihazı kullanılmalıdır.
Ancak, konik numuneler UD kompozitler için uygun değildir. Bu nedenle, ASTM D695'ten (EN 2850 Yöntem B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260 Tip III ve IV) geliştirilen varyantlarda her zaman iki farklı dikdörtgen, düz numune kullanılır:
- Basınç modülünü belirlemek için kaplamasız bir numune. Bu numune, basınç dayanımını belirlemek için kullanılmamalıdır, çünkü erken kırılma her zaman test edilen malzemenin basınç dayanımından daha düşük bir basınç gerilmesinde uç yüzeylerde meydana gelir.
- Basınç dayanımını belirlemek için kaplama uygulanmış bir numune. Test, numune serbest uzunluğu içinde kırılırsa geçerlidir. Bu numune, basınç modülünün belirlenmesi için uygun değildir, çünkü serbest numune uzunluğunda (yaklaşık 5 mm) uzama ölçerlerin uygulanması neredeyse imkansızdır.
Kuvvet her zaman yalnızca numunenin uç yüzeylerine uygulandığından, numune uç yüzeylerinin her durumda çok hassas bir şekilde işlenmesi önemlidir.
End-Loading Compression test ekipmanı
ASTM D695, kalınlığı < 3,2 mm olan malzemelerin test edilmesi sırasında numune için bir destek cihazı gerektirir. Desteklenen numune daha sonra uygun bir basma ekipmanına yerleştirilir (ASTM D695'te alt pres veya Compression Tool olarak da adlandırılır).
Advanced Composites için ASTM D695 geliştirilen varyantlarda (EN 2850 Prosedür B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260), bu destek cihazı ilgili basma cihazına sabit bir şekilde bağlanmıştır, böylece destek cihazı ile numunenin eğilmesi veya bükülmesi önlenir.
- Bu gelişmiş End-Loading Compression ekipmanı, Boeing BSS 7260 test standardında modifiye edilmiş ASTM D695 fikstürü olarak da adlandırılır.
- DIN EN 2850 Yöntem B ve SACMA SRM-1R-94 test standartları da bu prensibi kullanır, ancak destek cihazının ve numunenin boyutlarında küçük farklılıklar vardır.
- Destek elemanının uzunluğunun DIN EN 2850 Metot B'ye göre 70 mm olarak tanımlandığı, diğer tüm test standartlarında (ASTM D695, Boeing BSS 7260 Tip III & IV, SACMA SRM-1R-94) ise destek elemanının uzunluğunun 73 mm olduğu belirtilmelidir. DIN EN 2850 Yöntem B için ayrı bir test ekipmanı kullanılmalıdır.
Her durumda, destek cihazı kuvvetin numuneye aktarılmasına katkıda bulunmaz. Numune ile destek cihazı arasındaki sürtünme, temas yüzeylerinin uygun tasarımıyla en aza indirilir. ASTM D695'te, destek cihazının numuneye "elle sıkılarak" sabitlenmesi yeterlidir. Tüm gelişmiş End-Loading test yöntemlerinde, sabitleme vidaları için düşük bir sıkma torku veya sıkıştırma kuvveti belirtilir.
ASTM D695 ve varyantlarına göre End-Loading Compression testi için ZwickRoell test düzeneği:
- ZwickRoell'in End-Loading Compression testi için düzeneği, iki basma plakası arasına yerleştirilen bir basma ekipmanından oluşur. Basma ekipmanındaki kılavuz elemanlar, numunenin yük ekseni boyunca her zaman hassas bir şekilde merkezlenmesini sağlar. Özellikle UD karbon fiber takviyeli kompozitler üzerinde elyaf yönünde yapılan basınç testlerinde, bazen 1000 MPa'nın çok üzerinde olan yüksek basınç dayanımı nedeniyle, uygun şekilde sertleştirilmiş basma plakaları kullanılmalıdır.
- ZwickRoell End-Loading Compression test ekipmanları -80°C ile +300°C arasındaki bir sıcaklık aralığında kullanılabilir.
ASTM D695 için test cihazları
- Nominal numune geometrisi kullanıldığında, liflerin ve matrisin mekanik özelliklerinin sürekli geliştirilmesi ve iyileştirilmesi sayesinde, End-Loading Compression testinde UD karbon fiber takviyeli kompozitlerde artık yaklaşık 50 kN'a kadar maksimum kuvvetler elde edilebilmektedir. Basma testlerine ek olarak çekme testleri de yapıldığından ve bu testlerde maksimum kuvvetler daha da yüksek olduğundan, 100 kN veya 250 kN kapasiteli statik test cihazının kullanılması önerilir.
- Ancak, yalnızca cam elyaf takviyeli kompozitler test ediliyorsa, 50 kN'luk bir test cihazı yeterlidir.
Modüler kompozit test sistemi
Yüksek test hacmine sahip büyük test laboratuvarları, çok çeşitli kompozit test yöntemleri için farklı test cihazları kullanarak dönüşüm maliyetlerini en aza indirir. Her bir test cihazı, farklı test türlerinin kuvvet aralığına göre ayarlanabilir. Eğer test hacmi çok yüksek veya düzenli değilse ve birden fazla test cihazına yatırım yapmaya değmiyorsa, mümkün olduğunca çok test prosedürünün mümkün olan en az dönüşüm çabasıyla gerçekleştirilebilmesi için tek bir test cihazının donatılması avantajlıdır.
Bu amaçla ZwickRoell, 21 test yöntemini ve yaklaşık 120 test standardını (ISO, EN, ASTM ve Airbus AITM ve Boeing BSS) kapsayan ve elyaf kompozitlerin oda sıcaklığında veya -80 °C ile +360 °C arasındaki düşük veya yüksek sıcaklıklardaki testlerde kapsamlı karakterizasyonuna olanak tanıyan, statik 100 kN veya 250 kN test cihazı olarak kullanılabilen modüler bir konsept geliştirdi.
testXpert test yazılımı sayesinde güvenilir End-Loading Compression testleri
Test yazılımımız testXpert, ASTM D695'e ve ASTM D695'ten geliştirilen End-Loading basma testinin varyantlarına göre verimli test ve güvenilir test sonuçlarını destekler:
- Standartları inceleme zahmetinden kurtulun: Standart test yönetmelikleri ile garantili standart uyumu - ASTM D695 ve DIN EN 2850'nin tüm karakteristik değerleri ve parametreleri zaten kayıtlıdır.
- Çevre birimlerini bağlayarak maksimum test verimliliği elde edebilirsiniz: Numune boyutlarının doğrudan mikrometreden test yazılımına gönderilmesi zamandan tasarruf sağlar ve giriş hatalarını ortadan kaldırır.
- Ayrıca yazılım aracılığıyla haznedeki sıcaklığı kontrol edip denetleyebilirsiniz. Sıcaklık artışlarını ayarlayın ve elde edilen değerleri geriye dönük olarak bile net bir şekilde görün.
ASTM D695 ve varyantlarına göre uzama ölçümü
ASTM D695 'e göre End-Loading Compression testi için uzama ölçümünde uygun yöntemler, numune yüzeyinin ortasına yerleştirilen uzama ölçerler veya numune kenarındaki basıncı ölçen klipsli ekstansometrelerdir.
Uzama ölçerler kullanıldığında, destek aparatının elemanlarının merkezinde, uzama ölçer ölçüm ızgarası ve uzama ölçer kablolarıyla teması önleyecek uygun bir girinti bulunmalıdır.
ZwickRoell End-Loading Compression test aparatının gövdesindeki yük ekseni ve girintilerde numunenin tam olarak merkezlenmiş konumlandırılması sayesinde, numune kenarlarının her iki tarafında ölçüm yapan makroXtens otomatik ölçüm kolu ekstansometresinin kullanımı da mümkündür.
ASTM D695'ten geliştirilen End-Loading Compression Testi varyantlarında, uzama ölçümü yalnızca basınç modülü ölçümü için tasarlanan numune için gerçekleştirilir. İlgili test standartları bazen testteki maksimum basınç ve Young modülünün belirleneceği aralık için farklı spesifikasyonlar kullanır
- DIN EN 2850 Yöntem B: En az %0,5'e (5000 µe) kadar basınç yükü; Young modülü tayini %0,1 ile %0,5 arasındadır (aksi belirtilmediği sürece tercih edilen yöntem)
- Boeing BSS 7260: En az 3000 µe'ye kadar basınç yükü; Young modülü 1000 ile 3000 µe arasında belirlendi.
- SACMA SRM-1R-94: 5000 µe'ye kadar basınç yükü; 1000 ila 3000 µe arasında Young modülü tayini; üst üste binen eğme yüklerini izlemek için her iki tarafa da uzama ölçer uygulanması önerilir; iki uzama ölçer sinyali arasındaki sapma %10'u aşarsa, test geçersiz sayılır ve tekrarlanmalıdır.
Yukarıda açıklandığı gibi, çok kısa serbest ölçüm uzunluğu nedeniyle bu test standartlarında kaplama uygulanmış numuneler için uzama ölçümü öngörülmemiştir.
Hem Young modülü hem de basınç dayanımı tayini için kullanılan, 3,2 mm'den küçük numune kalınlıkları için ASTM D695'te kullanılan konik numune için, numune kenarlarından ölçüm yapan klipsli bir ekstansometre de uygundur.
| Norm | Numune tipi | Şematik diyagram (ölçeksiz) | Kullanım ve notlar |
|---|---|---|---|
| ASTM D695 | Konik, 3,2 mm'den az numune kalınlıkları için |  | 41 GPa'ya kadar sertliğe sahip takviyesiz ve takviyeli plastikler (örneğin, GRP kumaş kompozitler) |
DIN EN 2850 Yöntem B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B1 Tip III Compression Strength Specimen |  | DIN EN 2850'de UD* ve dokuma kompozitler (GFK, CFK)
|
DIN EN 2850 Yöntem B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B2 Tip IV Basınç modülü numunesi |  |
ASTM D695 Basma testi hakkında sıkça sorulan sorular
ASTM D695, kuvvetin yalnızca numunenin uç yüzeylerine uygulandığı End-Loading Compression prensibini (ön kuvvet uygulaması) kullanarak sert plastikler için Young modülü ve mukavemet gibi mekanik özellikleri belirlemek için basma testini açıklar. ASTM D695, cam elyaf takviyeli kumaş kompozitler gibi 41 GPa'ya kadar sertliğe sahip kompozitler için kullanılabilir. Laminat kalınlığı < 3,2 mm olan yüksek modüllü ve takviyeli plastikler için bir destek cihazı gereklidir.
ASTM D695 standardı, sert plastiklerin Young modülü ve mukavemeti gibi mekanik özelliklerini belirlemek için basma testini tanımlar. ASTM D695-15, 2015 yayın yılını ifade eder, ancak halihazırda güncellenmiş ve ASTM D695-23 ve ASTM D695:2023 ile değiştirilmiştir.
ASTM D695, kalınlığı < 3,2 mm olan takviyesiz ve takviyeli plastikler için, uzunluğu L=79,4 mm, genişliği B=19 mm olan, bir testte basınç modülü (uygun bir uzama ölçüm sistemi kullanılarak) ve basınç dayanımı belirlenebilen, konik şekilde kesilmiş bir numune geometrisi öngörmektedir. Ancak, konik olarak daraltılmış numuneler UD kompozitler için uygun değildir. Bu nedenle, ASTM D695'ten geliştirilen varyantlarda her zaman iki farklı dikdörtgen düz numune kullanılır: Basınç modülünü belirlemek için yapıştırıcı kullanılmamış bir test numunesi ve basınç dayanımını belirlemek için yapıştırıcı uygulanmış bir test numunesi.
