ASTM D638 拉伸試驗的目標和特徵值
在ASTM D638 對塑料拉伸特性的標準測試方法中，對成型材料或從組件上指定區域加工而成的試樣其基本機械性能進行了測定。
典型的特徵值為：
- 拉伸應力：試片原始截面積上所受的拉伸負荷
- 應變：原始標距單位長度的增量
- 拉伸模量：應變-應力曲線圖中的斜率
- 降伏點：應力-應變曲線圖中斜率變化為零的點
- 斷裂點：試片斷裂時的應力和應變
- 泊松比：橫向應變與軸向正應變絕對值的比值
老化測試：
ASTM D638拉伸測試為聚合物在老化、高溫、介質儲存或耐候期結束後的機械特徵值變化提供了良好的基礎。 為此，拉伸測試特徵值是在新的成型狀態下，以及在定義的老化或耐候期結束後所測定。
ASTM D638 試樣尺寸／試樣類型
根據ASTM D638進行測試的試樣依照以下類型分類：
- 首選的測試試片是啞鈴 I 型，其厚度為 3.2 mm（1/8 inches），標距長度為 50 mm（2 inches），仍然與常見的組件材料厚度相對相似，同時具有良好的應變測量準確度。
- 假設透過使用 I 型試片，不能在試片的窄平行部分產生斷裂，ASTM D638 建議使用 II 型試片，其中窄平行部分的寬度顯著減小。
- ASTM D638 Type III - 如果可透過機械加工取得材料厚度超過7mm的試樣，則使用 Type III 試樣。 在此情況下，窄平行部分的寬度以及肩寬和整體長度皆增加，以確保試樣的厚度保持小於試樣的寬度。 至於薄板厚度超過14mm的情形，可透過機械加工調整此厚度。
- IV 型試片適合測試非常軟的聚合物（例如橡膠），被用於比較軟質和更硬的聚合物。
- ASTM D638 Type V - 如果只可取得少量試樣，或無法從組件透過機械加工取得更大的試樣，則可使用 Type V 試樣，其每個尺寸相對於 Type I 皆有所減小。
| Norm | Probekörper-Typ | Bemerkung | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM D638 | Typ I | Vorzugsprobekörper für steife Kunststoffe | ≥165 | 57±0,5 | 19+6,4 | 13±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Typ II | bevorzugt, wenn Typ1 nicht im engen Querschnitt bricht | ≥183 | 57±0,5 | 19+6,4 | 6±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 135±5 |
| ASTM D638 | Typ III | für Prüfkörperdicke größer 7mm (steife und weiche Kunststoffe) | ≥246 | 57±0,5 | 29+6,4 | 19±0,5 | 7...14 | 50±0,25 | 115±5 |
| ASTM D638 | Typ IV | für Vergleiche von steifen und weichen Kunststoffen | ≥115 | 33±0,5 | 19+6,4 | 6±0,05 | 3,2±0,4 | 25±0,13 | 65±5 |
| ASTM D638 | Typ V | kleine Probekörper aus Bauteilen | ≥63,5 | 9,53 | 9,53+3,1 | 3,18±0,5 | 3,2±0,4 | 7,62 | 25,4±5 |
根據 ASTM D638 進行拉伸測試
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。 有了這些 testXpert 內建的引導步驟說明，您可使用輕鬆進行100%符合標準的測試，無須逐頁閱讀標準。
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ASTM D638 說明了不同的試樣形狀及試樣尺寸所須遵守的測量準確度。 此標準還規定工具間隔距離、初始標距長度，以及允許的測量公差。 ASTM D638 拉伸測試用於測定各種特徵值，包括拉伸模量、降伏點和斷裂應變。 明確的預負載確保測試結果的可再現性。
ASTM D638和ISO 527-1 / ISO 527-2標準都定義了拉伸測試的測試方法。 兩個測試標準技術上是相同的，但不能提供完全可比對的結果 - 這是因為試樣形狀、測試速度和計算結果的方法在某些方面存在著差異。
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Testing machine accuracy requirements according to ASTM D638
Force and extension are the two fundamental values measured by a testing machine. Within the framework of a periodic calibration when compared to a measuring instrument traceable to a national standard, evidence has shown that these measured values achieve a level of accuracy defined in the test standard across defined measuring ranges.
Force measurement (ASTM E4)
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。
Strain measurement (ASTM E83)
For measurement of the crosshead travel, ASTM D638 requires an accuracy of ± 10% relative to the respective measured value. The crosshead travel is especially used for determination of the nominal strain at break, so that the distances to be measured are relatively large.
The tensile modulus is determined with direct measuring extensometers. The permitted error in strain determination is specified at 0.0002 [mm/mm]. This corresponds with a strain error of 0.02% or—at a gauge length of 50 mm—a permitted displacement error of 0.01 mm.
For the measurement of yield points and small elongations up to approximately 20%, ASTM D638 requires compliance with class C according to the calibration standard ASTM E83. For elongations up to 10% this means a set maximum permitted error value in the strain determination of 0.001 [mm/mm], which corresponds to 0.1% elongation. For the measurement of higher elongations, the relative error of the respective measured value may not exceed ± 1%.
對於高於 20% 的伸長率的測量，ASTM D638容許 ± 20% 的相對測量誤差，即使使用相對簡單的延伸計也可以實現。
ASTM D638標準中規定的預處理和環境條件
- 遵守規定的調節和環境條件，也就是溫度和濕度對於測試結果的比較極為重要。
- 有關調節期限的規範可參閱被測試塑料的相關材料標準。 此外，用於成型材料測試的試片必須保持在標準環境（標準的溫度和濕度條件）中放置至少16小時才能進行測試。
- 如果測試是在標準的大氣壓下進行，則為 ASTM D618中所規定的常態氣候。
測試環境：23 ± 2 °C，50 ± 10% r.F.
副熱帶環境：27 ± 2 °C，65 ± 10% r.F. - 該公差對應於二級精度。為一級精度公差的一半。
- 室溫通常指的是一個相對寬的溫度範圍，在18 °C和28 °C之間。
- 在高溫或低溫條件下進行測試也是可行的，可以定義各種不同的測試需求。
有關 ASTM D638 的常見問題
更多詳細資訊請參考完整測試標準：ASTM D638
因此，該標準對降伏點與抗斷裂性能進行了區分。
The ASTM D638 standard describes tensile testing on plastics. It is applied to measure tensile properties including the tensile modulus, yield stress, yield strain, tensile strength and strain at break. These properties are important for the determination and comparison of plastics and plastic compounds, as well as for quality assurance purposes.
For brittle plastics and plastics, which do not exhibit a yield point, strain at break is measured directly with a mechanical or non-contact measuring extensometer. In the case of thermoplastics that do present a yield point, the nominal strain at break is measured from the travel of the testing machine’s pulling grip.
Tensile strength is the highest tensile stress that a specimen can reach during a tensile test. This tensile strength can occur at a yield point, in which case it is referred to as tensile strength at the yield point. If the tensile strength occurs shortly before failure of the specimen, it is referred to as tensile strength at break.
The ASTM D882 standard is used for tensile tests on plastic films and sheet material with a thickness up to 1 mm. For this, there are special specimens and a test method that addresses the particular requirements for testing of film.
Long fiber reinforced plastics such as GRC or CRC are measured in the tensile test to ASTM D3039. These materials can have very different properties depending on the direction and structure of the laminate or fabric. They, therefore, often require special specimens and test methods.
The ASTM E132 standard specifies a suitable test method to measure Poisson’s ratio at ambient temperature. In the case of unreinforced plastics, however, a fixed value for Poisson’s ratio can usually be used for calculation purposes, since it is largely constant.
The standard is the measurement of the specimens in a conditioned state according to method A of ASTM D618. The ASTM D638 standard, however, allows for deviations in conditioning and measurement requirements so that tests can also be performed at low or elevated temperatures according to this standard.
ASTM D638 標準涵蓋拉伸特性的測定，包括非強化和強化塑料的拉伸強度。 用於拉伸測試的其他常用標準包括用於金屬的ASTM E8 / ASTM E8M、用於橡膠和彈性體的ASTM D412，以及用於纖維強化材料的ASTM D3039