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塑膠的拉伸特性-根據 ASTM D638

ASTM D638 標準描述了測定增強和非增強塑膠拉伸性能的測試方法。 它有助於測定基本機械特性,包括拉伸應力、應變、拉伸模量、拉伸強度、降伏拉伸強度,以及斷裂拉伸強度。

ASTM D638 包含有關試樣形狀和試樣尺寸、包括環境條件的測試程序以及相應試驗機和延伸計準確度要求的資訊。 下列資訊提供了全面的概述。 為確保拉伸測試符合 ASTM D638 標準,請參考完整標準

雖然 ASTM D638與其之對應的 ISO 相關規範 ISO 527-1 / ISO 527-2 在技術層面上具有等效性,但由於試樣形狀、測試程序以及結果的判定方式存在差異,因此兩者的測試結果並無法完全可比。 針對厚度小於 1 mm 的薄膜與薄片所做塑膠拉伸測試,可參照 ASTM D882ISO 527-3 標準。

ISO vs. ASTM 比較 ASTM 拉伸試驗標準目標及特徵值試樣&尺寸執行測試測試設備環境條件自動化FAQs下載

針對 ASTM D638 適用的相關測試設備

ZwickRoell 提供各種測試系統和配件,用於根據 ASTM D638 進行測試:

根據 ASTM D638 在測試前測量試樣

除了試樣形狀之外,ASTM D638 還描述了測量試樣尺寸必須達到的準確度。

  • 塑膠試樣的寬度可使用卡尺、千分尺或橫斷面測量裝置測定
  • 塑膠試樣的厚度使用千分尺或截面測量裝置測量
  • 測量力為 5 至 15N 之間,測量面應為圓形平坦之面,通常直徑為 6.35 毫米(6.5 毫米)。 其他接觸元件也是可能的
  • 測量是在試樣中心和標距範圍內進行。 注塑成型的試樣在距離標距中心 5 mm 的範圍內進行測量。
  • 厚度測量誤差為 0.1 毫米時誤差即為 2.5%!

適用於根據 ASTM D638 進行測試的試驗機

為根據 ASTM D638 進行拉伸測試,我們的通用試驗機系列包括zwickiLineProLineAllroundLine 系列可供使用。 典型試驗機的標稱載重為 10 kN。 可使用 type I 試樣測量略低於 250 Mpa 的拉伸強度,這對於非增強塑料而言通常就已足夠。 透過選擇相應的荷重元來適應較低的負載力。 對於較大的負載,我們提供具有高標稱力的負載機架。

ASTM D638標準要求測量值之測量精度為 ±1%。 此要求透過根據 ASTM E4 對荷重元的整體測量範圍進行校正以驗證。 因此,力測量系統的品質取決於可實現準確度的測量範圍寬度。 ZwickRoell 試驗機可以達到 ASTM E4 要求的測量準確度,從其測量範圍的 1/1000 開始。 這意味著可以用同樣的測試設定,不用重新設置儀器就可測量很多材料的模數和拉伸應力的值。

適用於 ASTM D638 測試的試樣夾具

根據 ASTM D638進行測試時,試樣應牢牢固定於拉伸試驗機中且不得滑脫,同時應確保試樣不會因夾持力過大而損壞。

不同的操作原理適用於試樣夾具

氣動夾具

  • 只需按一下按鈕即可關閉
  • 可將橫樑速度直接無滑動地傳至試樣中,確保測試期間恆定且可重複的應變速率
  • 精確調節夾持力
  • 軟質和硬質聚合物的廣泛應用
  • 若需要測試結果的高再現性、測試非常不同的材料或每天須進行大量測試,則建議使用此方法。
  • 需要與自動試樣進給裝置結合使用

螺紋夾具

  • 透過旋擰作動手動關閉
  • 橫樑速度非常直接且無滑動地傳輸至試樣,從而在測試過程中產生非常恆定且可重複的應變率
  • 應用範圍從半硬質到硬質塑料,相當廣泛
  • 適用於測試結果再現性要求較高的測試

楔形夾具

  • 透過槓桿作動手動關閉
  • 頻繁測試的理想選擇
  • 於拉伸測試過程中,橫樑運動透過楔形效應施加夾持力,降低試樣上的應變速率,進而影響測試結果
  • 適用於對其他實驗室測量值重現性要求較低的內部 QA 任務

螺紋楔形夾具

  • 結合螺桿與楔形原理;夾面透過螺桿運動以手動方式施加,並在測試過程中透過楔形動作施加夾持力
  • 在不更換楔形夾面下測試厚度超過 30 毫米之不同試樣時所使用

適用於 ASTM D638 的 ZwickRoell 延伸計

根據您的要求,ZwickRoell 可提供各種延伸計,其中大多數符合 ASTM E83 的準確度 B-2:

  • 非接觸式 videoXtens 用於高解析度和高準確度的光學非接觸式測量。videoXtens 具有寬廣的量測範圍,從彈性模數的測定到試樣應變均可達到 >100%。裝置可自動夾持於試樣上,無需人工操作。您可以選擇整合橫向應變測量並使用溫度控制設備。
  • makroXtens 適用於機械探測測量,具有非常高的解析度和準確度。makroXtens 具有較寬的測量範圍,從模量測量到試樣應變均達到 >100%。附著到試樣上是自動的。無需拆下感測器手臂即可進行測量直至試樣斷裂。您可選擇整合橫向應變測量並使用溫箱
  • multiXtens將拉伸模量之測量與試樣斷裂時的高應變測量相結合。 其亦具有高達 740 毫米的行程範圍並可在測試不同的材料時使用,例如:具極高試樣伸長率的脆性塑膠及彈性體。
  • 手動連接夾持式延伸計用於具有非常高的分辨率和準確度的機械探測測量。延伸計由操作人員在測試前手動安裝於試樣上,一旦達到最大測量位移或試樣斷裂前將手動移除。根據不同型號,您可選擇的測量範圍約為 2 mm 至 25 mm,滿足各種材料與測試需求。
  • 機械式長行程延伸計測量中至大型試樣應變,適用於降服伸長率及斷裂伸長率。自動連接試樣,無需拆下感測器手臂即可進行測量直至試樣斷裂。
  • longstroke 光學式長行程延伸計透過追蹤反光標記來量測中至大範圍的試樣應變,適用於測定降服延伸率與斷裂延伸率。可進行自動連接,標記距離測量之操作相同; 並可進行測量直至試樣斷裂。

更多關於延伸計的資訊

在低溫或高溫下的 ASTM D638 拉伸測試

在溫度箱中進行塑膠測試,溫度範圍-80 °C至+250 °C

這項標準是根據 ASTM D618 方法 A 在調整狀態下對試樣進行的測量。 然而,ASTM D638標準允許在調節和測量要求存在偏差,以確保依據此標準也可在低溫或高溫下進行測試

對於依 ASTM D638 在低溫或高溫下進行的塑料拉伸測試, ZwickRoell 還提供溫箱。 溫度範圍可在 -80 °C 和 +360 °C 之間調整。全整合系統確保在拉伸測試期間進行高效率、可靠且輕鬆的操作。 採用門中門解決方案,在低溫下進行測試時,氮氣消耗量和結冰量皆大幅減少,確保以更具成本效益的方式完成測試。

在同一時間範圍內進行更多測試:提高塑膠測試實驗室的試樣吞吐量

對於根據 ASTM D638 進行的拉伸測試從每天測試 10 個試樣起經證明可能為值得的自動化解決方案。 我們的roboTest N 試驗助手可承擔簡單的拾放任務,並於測試實驗室中提供經濟高效的支援。

對於高測試要求的實驗室,推薦我們的自動化測試系統roboTest L。我們用於大批量塑膠測試的主力裝置可容納450 個試樣。 根據 ASTM D638 自動執行試樣橫斷面測量及拉伸測試。 於測試後,將試樣殘留物從夾具上取下。

其他試樣形狀其他測試方法對於我們的自動化測試系統而言也不成問題。 自動化測試系統 roboTest R更為複雜,可連接至第二或第三台試驗機,以及對中站或 -80 °C 至 +360 °C 溫箱等附加裝置。不僅可提升試樣測試量,更提供並行執行不同測試的選項,以獲得快速可靠的測試結果。

roboTest N roboTest L roboTest R 為什麼需要自動化? 與我們聯繫

符合 ASTM D638 的測試程序:立即使用 testXpert 開始測試

透過我們的 testXpert 測試軟體執行 ASTM D638 測試:

拉伸測試是最常進行的塑料和聚合物機械測試之一, 符合標準的測試程序詳述於 ASTM D638 規範中。 逐步引導指示使您無需閱讀所有法規標準頁面,向您展示執行百分之百合規標準的測試是多麼容易。

簡單又有效率的ASTM D638測試保證了新用戶的快速上手:

  • ASTM D638標準定義的所有特徵值和參數皆已存入 ASTM D638標準測試程序。 保證符合標準,而且不需要耗費時間研究標準。
  • 透過逐步引導,協助使用者完成測試。 在畫面上只會看到須由使用者負責完成的具體任務,可透過用戶管理功能實現這一點。 這項功能可確保新用戶快速上手。 所有使用者都能可靠地根據ASTM D638完成測試—任何步驟都不會被遺忘。
  • 透過連接周邊裝置實現最大測試效率: 當微米級的試樣尺寸數據直接傳送至測試軟體時,不僅能節省時間,還能避免輸入錯誤。

testXpert 測試軟體 透過 testXpert 的6個步驟進行測試

有關 ASTM D638 的常見問題

對於脆性塑膠與未呈現降伏點的塑膠,斷裂應變可直接以機械式或非接觸延伸計測量。 若熱塑性塑膠確實呈現降伏點,則斷裂標稱應變量依試驗機拉伸夾具之行程測量。

抗拉強度是試樣在拉伸測試過程中所能承受的最大拉伸應力。此拉伸強度可能出現在降伏點,此時稱之為「降伏點抗拉強度 」。如果拉伸強度在試樣斷裂前不久出現,則稱為斷裂拉伸強度。

ASTM E132 標準明訂出適於環境溫度下測量蒲松比之測試方法。 然而,對於未增強塑料,通常可用蒲松比固定值計算,因為此值基本上為恆定狀態。

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下載

名稱 類型 尺寸 下載
  • 產業型錄: 塑膠和橡膠 PDF 9 MB
  • 產品資訊: 氣動夾具,Fmax 10 kN/20 kN PDF 2 MB
  • 產品資訊: 螺紋夾具,Fmax 5 kN/10 kN PDF 485 KB
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