ISO 527-4| ISO 527-5 Elyaf takviyeli kompozit malzemeler üzerinde çekme testi
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre çekme testlerinde, elyaf takviyeli plastiklerin elastik özellikleri, çekme modülü ve Poisson oranı ile ana malzeme yönlerindeki çekme dayanımı belirlenir. ISO 527-4, izotropik ve anizotropik elyaf takviyeli plastikler için test koşullarını içerir. Bunlara, tek yönlü olmayan takviyelere sahip kompozit malzemeler (örneğin, paspaslar, kumaşlar veya doğranmış elyaflar) ve tek yönlü bireysel katmanlardan oluşan çok yönlü laminatlar dahildir. ISO 527-5, tek yönlü (UD) elyaf takviyeli plastikler için test koşullarını içerir. Her iki standart da çekme özelliklerinin belirlenmesine ilişkin genel prensipler için ISO 527-1'e atıfta bulunmaktadır.
Uzun veya sürekli elyaf takviyeli plastiklerin çekme testi için sıklıkla kullanılan bir diğer standart ise hem izotropik hem de anizotropik elyaf takviyeli plastikler ile tek yönlü elyaf takviyeli plastikler için test koşullarını içeren ASTM D3039'dur.
Amaç ve karakteristik değer Video Test uygulaması ve test aracı Test koşulları Test numunesi ve boyutları Daha fazla bilgi İndirmeler
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre belirlenen karakteristik değerler ve testin amacı
Elyaf takviyeli plastiklerde çekme testleri, malzeme geliştirme ve kalifikasyonunda çekme özelliklerinin belirlenmesi, kompozit yapıların tasarımı ve yerleşimi için parametrelerin belirlenmesi ve kalite güvencesi amacıyla gerçekleştirilir. Elyaf takviyesinin türüne bakılmaksızın ISO 527-4 ve ISO 527-5'te aşağıdaki karakteristik sonuçlar ve parametreler belirlenmiştir:
- Çekme gerilmesi: Numunenin ilk kesitine ilişkin kuvvetler
- Boyuna uzama: Yük yönünde başlangıç ölçüm uzunluğuna göre ölçüm uzunluğunda değişiklik
- Enine uzama: Başlangıç ölçüm uzunluğuna göre enine yönde ölçüm uzunluğunun değişimi (sadece Poisson sayısı hesaplanacaksa gereklidir)
- Çekme modül: Elastik alanda belirli bir gerilme aralığında gerilme ve uzama eğrisinin eğimi. Elastik modül veya kısaca E-modülü olarak da bilinir
- Çekme mukavemeti: Çekme testinde belirlenen maksimum çekme gerilimi
- Kopma uzaması: Çekme mukavemetinde boyuna uzama
- Poisson sayısı: enine uzama ve boyuna uzamanın negatif oranı
Hem ISO 527-4, hem ISO 527-5 hem de ASTM D3039, elyaf takviyeli plastiklerin çekme testi için test koşullarını belirler. Test yöntemlerinin benzerliğine rağmen, belirlenen parametreler tam olarak karşılaştırılabilir değildir; çünkü numune şekilleri ve boyutları ile parametre belirlemeleri kısmen farklıdır (örneğin, çekme modülü için uzama aralığı).
testXpert test yazılımı sayesinde ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre güvenilir testler
testXpert, ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre verimli test ve güvenilir test sonuçlarını destekler:
- Standartları inceleme zahmetinden kurtulun: Standart test spesifikasyonları ile standartlara uygunluğun garanti edilmesi – ISO 527-4 ve ISO 527-5'in tüm özellikleri ve parametreleri zaten dahil edilmiştir.
- 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.
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre güvenilir test sonuçları için çeneler ve hizalama üniteleri
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre çekme testini gerçekleştirmek için, ilgili çekme numunesi statik test cihazının çenelerine sıkıştırılır. ISO 23788 veya ASTM E1012'ye göre çenelerin doğru hizalanmasını düzenli olarak kontrol etmeniz önerilir. Havacılık sektöründeki Nadcap akredite test laboratuvarları için hizalamanın doğrulanması zorunludur. Mekanik gövde üstü kama veya hidrolik gövde üstü kamalı çeneler bu gereksinim için idealdir. Hizalama kanıtı gerekmiyorsa, sınırlı hizalama kabiliyetine sahip kama vidalı çeneler de kullanılabilir.
ISO 527-4 ve ISO 527-5 için çekme test cihazları
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre standart numunelerle yapılan çekme testleri ve elyaf takviyeli plastikler için diğer birçok standart test yöntemi için genellikle 100 kN'luk bir test cihazının kullanılması yeterlidir. Sağda gösterilen 100 kN'luk cihaz konfigürasyonu ile mekanik gövde üstü kamalı çenelerin kullanımı, farklı test düzenekleri ve test fikstürleri arasında kolayca geçiş yapılmasına olanak tanır. Çenelerin kolayca sökülebilmesi sayesinde, test cihazının tüm çalışma alanı standart dışı testler için de kullanılabilir. Ayaklar, çalışma alanı yüksekliğinin bireysel ve ergonomik olarak ayarlanmasını sağlar.
Sadece cam elyaf takviyeli plastikler (GFK) test ediliyorsa, genellikle maksimum 50 kN kuvvet uygulayabilen bir statik 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.
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre uzama ölçümü için ekstansometreler
Elastik özelliklerin ve kopma uzamasının doğru bir şekilde belirlenmesi için numune üzerinde doğrudan uzama ölçümü gereklidir. Young modülünü ve kopma uzamasını belirlemek için boylamasına uzamayı ölçmek yeterlidir. Poisson oranının da belirlenmesi gerekiyorsa, enine uzamayı da ölçebilen çift eksenli bir uzama ölçüm sistemi gereklidir. Uzama ölçerler (SG'ler), Clip-on ekstansometreler gibi temas tabanlı ölçüm sistemleri (kısıtlama: numune kırılması gerçekleşene kadar), otomatik sensör kollu ekstansometreler (makroXtens, multiXtens) veya temassız optik ölçüm sistemleri (videoXtens) uzama ölçümü için kullanılabilir.
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre test koşulları
Test hızı
Ayarlanacak sabit test hızı, numune türüne ve test motivasyonuna bağlıdır. Malzeme karakterizasyonu için yapılan çekme testlerine kıyasla, kalite kontrol amaçlı çekme testlerinde daha yüksek hızlar ayarlanabilir.
- Geçerli numune arızası
Sıkıştıran çene ağızları ile veya içerinde sıkıştırılmamış bölgeye geçiş noktasında kırılan numuneler geçersizdir ve en az 5 geçerli test sonucu elde etmek için yeni numunelerle değiştirilmelidir.
Isı aralığı
Elyaf takviyeli plastiklerin mekanik özellikleri sıcaklığa büyük ölçüde bağlı olduğundan, oda sıcaklığında çekme testlerinin yanı sıra düşük ve yüksek sıcaklıklarda da testler yapılır. Bunun için test cihazı, -80°C ila 360°C sıcaklık aralığı için uygun bir ısı kabini ile donatılabilir.
ISO 527-4 / ISO 527-5'e göre test numuneleri ve boyutları
- l = Test numunesinin toplam uzunluğu
- L = Çenelerin sıkıştıran ağız kısmıyla arasındaki mesafe
- b = Test numunesinin genişliği
- h = FKV laminatın kalınlığı
- L0 = Ekstansometreler için önerilen ölçüm uzunluğu (temaslı veya temassız): O 527-4 Numune Türü 4 L0 = 25 mm, yukarıda listelenen diğer tüm numune türleri için L0 = 50 mm
| Norm | Numune tipi | Şematik gösterim (basitleştirilmiş, ölçekli değil) | Kullanım |
|---|---|---|---|
| ISO 527-4 | Tip 1B Omuz çubuğu |  |
|
| Tip 2 yapıştırıcı olmadan dikdörtgen biçiminde |  |
| |
| Tip 3 yapıştırıcılı dikdörtgen biçiminde |  |
| |
| Tip 4 yapıştırıcı olmadan konik biçiminde |  |
| |
| ISO 527-5 | Tip A, Tip B *** |  |
|
- * ISO 527-4'teki tip 3 test numunesi ve ISO 527-5'teki tip A ve B numuneler için, numunenin her iki tarafına yapıştırıcı uygulanır. Genellikle test edilecek laminat ile yapıştırılan bu kuvvet aktarım elemanlarının amacı, gerilim yoğunlaşmalarını azaltarak sıkıştırma sırasında sıkışma kırılmalarını (çenelerin sıkıştıran çene ağzıları veya içindeki kırılmalar) önlemektir. Bu amaçla, ±45° GRP laminattan oluşan yapıştırıcının etkili olduğu kanıtlanmıştır. Her zaman düz yapıştırıcılar kullanılırken, ASTM D3039'da kesilmiş yapıştırıcılar da kullanılabilir. Yapıştırılmamış diğer kuvvet aktarım elemanları da (örneğin zımpara bezi veya zımpara kağıdı) aynı mukavemet değerlerinin elde edildiği ve karakteristik değerlerde daha fazla dağılım olmadığı kanıtlandığı takdirde kabul edilebilir.
- ** ISO 527-4:2023'ten itibaren yeni eklenen, çok yönlü sonsuz elyaf takviyeli termoplastiklerde yapıştırıcı kullanılmadan çekme testi için tasarlanan tip 4 test numunesi için, kırılma numunenin ortasındaki L0 = = 25 mm uzunluğundaki düz ölçüm uzunluğu dışında meydana gelmişse, sonuçlar yeniden hesaplanmalıdır. ISO 527-4 Ek E'de listelenen Tip 4 numune için çekme mukavemetine kırılma noktasına bağlı hesaplanması, ISO 527-4:2023 için önceden birleştirilmiş testXpert test programına zaten dahil edilmiştir.
- *** ISO 527-5'teki A ve B Tipi numuneler farklı laminat kalınlıklarına ve numune genişliklerine sahiptir. UD laminatın 0° yönündeki çekme testine yönelik A tipi, 15 mm genişliğe ve 1 mm laminat kalınlığına sahiptir. UD laminatın 90° yönündeki çekme testine yönelik B tipi, 25 mm genişliğe ve 2 mm laminat kalınlığına sahiptir. Bu sayede 0° çekme testinde ölçülen kuvvetlerin çok yüksek olmaması, 90° çekme testinde ölçülen kuvvetlerin ise yeterince büyük olması sağlanarak her iki numune tipinin de aynı test düzeneği ile test edilebilmesi mümkün olmaktadır. Bu geometrik ayarlama gereklidir çünkü UD laminatlar elyaf ve çapraz elyaf yönlerinde aşırı mukavemet farklılıklarına sahiptir.
ISO 527-4 ve ISO 527-5 hakkında daha fazla bilgi
- Tek tek katmanlar düzeyinde çekme özelliklerini belirlemek için, her bir katmanın tek yönlü olduğu çok katmanlı kompozitler üretilir. Bunlar arasında ISO 527-5'te belirtilen 0° veya 90° UD laminatlar yer almaktadır. Aynı yönelime sahip ISO 527-4'teki kumaş kompozitlerden yapılan çok katmanlı kompozitlerde, çözgü ve atkı yönlerinde de mekanik özellikler dikkate alınır.
- Malzeme geliştirme, malzeme kalifikasyonu ve kalite güvencesi amacıyla çekme deneyleri yapılmasının yanı sıra, tek katman seviyesinde belirlenen parametreler kompozit yapıların tasarımında analitik hesaplama yöntemlerinde de kullanılmaktadır. Örneğin klasik laminat teorisi kullanılarak, çok yönlü çok katmanlı bir kompozitin elastik özellikleri, ilgili katmanların karakteristiklerinden hesaplanabilir. Tek katman düzeyindeki mukavemetler, maksimum gerilme, Hashin, Puck veya LaRC gibi arıza kriterlerinin hesaplanmasında kullanılır.
- Çok katmanlı bir kompozitin mekanik özellikleri, ilgili tek tek katmanların yönelimine bağlı olduğundan, farklı yönelimli tek tek katmanlara sahip her çok katmanlı kompozit, farklı mekanik çekme özellikleri sağlar. Bu nedenle, elyaf takviyeli plastiklerin mekanik özellikleri yalnızca laminatın üretimi sırasında gelişir. Üretim sürecinin kendisi, ortaya çıkan özellikler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, üretim sürecinin elyaf takviyeli plastik (FRP) laminatın mekanik özellikleri üzerindeki etkisi genellikle mekanik testlerle doğrulanır.