ASTM D638 متداول ترین استاندارد آزمایش برای تعیین خصوصیات کششی پلاستیک های تقویت شده و غیر تقویت شده است. با استفاده از پلاستیک در همه زمانها ، بسیار مهم است که تولید کنندگان بتوانند قدرت مکانیکی مواد خود را به درستی ارزیابی کنند. این راهنما به منظور آشنایی شما با عناصر اصلی آزمایش کششی پلاستیک ASTM D638 ، از جمله مروری بر تجهیزات ، نرم افزار و نمونه های مورد نیاز ، شما را معرفی می کند. با این حال ، هر کسی که قصد دارد آزمایش ASTM D638 را انجام دهد ، نباید این راهنما را جایگزین کافی برای خواندن استاندارد کامل در نظر بگیرد.

ASTM D638 با استفاده از نیروی کششی به یک نمونه نمونه و اندازه گیری خواص مختلف نمونه تحت استرس انجام می شود. این دستگاه بر روی یک دستگاه تست جهانی (که به آن دستگاه تست کششی نیز گفته می شود) با نرخ کششی از 1 تا 500 میلی متر در دقیقه انجام می شود تا نمونه از بین برود (بازده یا شکستن). اگرچه ASTM D638 بسیاری از خواص کششی مختلف را اندازه گیری می کند ، اما موارد زیر رایج ترین است:
استحکام کششی - مقدار نیرویی که می تواند قبل از بازده آن برای پلاستیک اعمال شود (به طور جبران ناپذیر کشیده می شود) یا شکسته می شود.
مدول کششی - چه مقدار یک ماده می تواند در پاسخ به استرس قبل از بازده ، تغییر شکل دهد. مدول اندازه گیری سفتی مواد است.
کشیدگی - افزایش طول سنج پس از شکستن تقسیم بر طول سنج اصلی. کشیدگی بیشتر نشان دهنده انعطاف پذیری بالاتر است.
نسبت پواسون - اندازه گیری رابطه بین میزان کشش یک ماده و میزان نازک شدن آن در طی فرآیند کششی.
روشهای مختلف آزمایشی برای انواع مختلف پلاستیک وجود دارد. ASTM D638 فقط در مورد نمونه های پلاستیکی سفت و سخت بین 1.00 میلی متر و 14 میلی متر ضخامت اعمال می شود. اگر نمونه شما یک ورق یا فیلم کمتر از 1.00 میلی متر ضخامت است ، باید به ASTM D882 آزمایش شود. در حالی که نتایج مشابهی با ISO 527-2 ارائه می دهد ، ASTM D638 به دلیل تفاوت در اندازه نمونه و الزامات آزمون از نظر فنی معادل آن در نظر گرفته نمی شود. در حالی که برخی از تولید کنندگان بزرگ چند ملیتی هر دو ASTM D638 و ISO 527-2 را آزمایش می کنند ، بیشتر مشتریان ما براساس موقعیت جغرافیایی خود ترجیح می دهند برای یک استاندارد یا دیگری. تولید کنندگان آمریکای شمالی معمولاً به ASTM D638 آزمایش می کنند در حالی که در اروپا و آسیا در درجه اول به ISO 527-2 آزمایش می کنند. مشتریان در چین به طور مساوی به ASTM D638 و ISO 527-2 تست می کنند. همه این روشهای آزمایش را می توان در ماژول های برنامه های کاربردی Bluehill® Universal ، که الگوهای روش از پیش تنظیم شده برای محبوب ترین استانداردهای ASTM و ISO هستند ، یافت.
بیشترین آزمایش ASTM D638 در یک دستگاه تست جهانی بالا انجام می شود. یک سیستم 5 kN یا 10 KN (1125 یا 2250 lbf) متداول است ، اما با افزایش پلاستیک و کامپوزیت های تقویت شده ، واحدهای با ظرفیت بالاتر - مانند 30 سیستم KN یا 50 KN - ممکن است مورد نیاز باشد.
این مهم است که نمونه ها در داخل دستگاه کششی ایمن نگه داشته شوند. اقدامات جانبی پنوماتیک با صورت فک دندانه دار اغلب بهترین چنگال برای نگه داشتن پلاستیک های سفت و سخت است. با استفاده از چنگال پنوماتیک ، نیروی گیر با فشار هوا حفظ می شود ، که حتی اگر ضخامت نمونه در طول آزمایش به طور قابل توجهی تغییر کند ، ثابت باقی می ماند. برای نیروهای بالاتر از 10 KN ، به طور معمول فقط با مواد تقویت شده یافت می شود ، دستگیره های عمل گوه دستی ترجیح داده می شوند.
پنج نوع نمونه مجاز برای ASTM D638 وجود دارد که بسته به ضخامت نمونه و میزان مواد موجود از نظر اندازه متفاوت است. متداول ترین نمونه های نوع I است که به ضخامت 3.2 میلی متر و به طور کلی با قالب تزریق ایجاد می شوند. نمونه های نوع I دارای طول کلی 165 میلی متر و عرض 13 میلی متر ، با طول سنج 50 میلی متر است. نمونه های مسطح به طور معمول قالب ، برش خورده یا ماشینکاری شده به شکل "سگ" یا "دمبل" ساخته می شوند ، که تضمین می کند که این استراحت در مرکز نمونه به جای مناطق بستن رخ می دهد. علاوه بر نمونه های مسطح ، ASTM D638 همچنین امکان آزمایش لوله ها و میله های سفت و سخت را فراهم می کند ، که هر دو باید به شکل سگ نیز ساخته شوند. در مواردی که مواد محدود هستند ، بسیاری از آزمایشگاه ها از نمونه های IV یا Type V استفاده می کنند. ابعاد مورد نیاز برای نمونه های نوع IV همان موارد مورد نیاز ASTM D412 Die Cut C Cut C است ، به این معنی که می توان از همان برش قالب استفاده کرد. نمونه های نوع V کوچکترین هستند ، با طول سنج تنها 0.3 اینچ.
تمام نمونه ها باید قبل از آزمایش مطابق با ASTM D5947 اندازه گیری شوند. بیشتر میکرومتر های معمولی باید برای انجام این اندازه گیری ها مناسب باشند. برای اینکه سیستم آزمایش اندازه گیری های استرس را به جای اندازه گیری فقط نیرو نشان دهد ، از اپراتورها خواسته می شود که سطح مقطع (یا ضخامت و عرض) نمونه را وارد کنند ، زیرا استرس = نیروی / سطح مقطعی (این در واحدهای PSI ، PA ، KPA ، GPA و غیره نشان داده شده است).
نمونه های برش خورده یا ماشینکاری شده باید به صورت جداگانه اندازه گیری شوند ، اما اپراتورهایی که از نمونه های قالب تزریق استفاده می کنند ، فقط نیاز به اندازه گیری یک نمونه واحد از یک نمونه دارند که تغییرات در آن نمونه را کمتر از 1 ٪ نشان می دهد. نمونه های قالب تزریق اغلب به جای اینکه کاملاً مربع باشند ، با زاویه پیش نویس تولید می شوند که هنگام اندازه گیری نمونه باید مورد توجه قرار گیرد. همیشه اطمینان حاصل کنید که اندازه گیری عرض در مرکز زاویه پیش نویس انجام می شود.
ویژگی دستگاه اندازه گیری خودکار نمونه در Bluehill Universal به اپراتورها اجازه می دهد تا حداکثر دو میکرومتر یا دستگاه اندازه گیری را به رایانه وصل کنند و داده ها را مستقیماً به نرم افزار وارد کنند. این احتمال خطاهای ورودی را از بین می برد و کارآیی را افزایش می دهد.
برای آزمایش صحیح ، نمونه ها باید عمود بر چهره های فک نگه داشته شوند و روی زاویه کج نشوند. سوء استفاده از نمونه می تواند باعث ایجاد تغییرات اساسی در نتایج شود و باید از مراقبت های مناسب استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که نمونه ها برای هر آزمون به طور مداوم تراز شده اند. یکی از راه های پرداختن به سوء استفاده ، استفاده از صورت فک است که نزدیک به همان عرض نمونه شما است و تنظیم تراز بصری را نسبتاً آسان می کند. اما ساده ترین راه برای جلوگیری از سوء استفاده ، استفاده از یک دستگاه تراز نمونه ای است که مستقیماً روی اجسام Grip سوار می شود. این یک نوار ساده است که یک نقطه توقف قابل تنظیم را فراهم می کند تا اپراتورها به راحتی بگویند که نمونه آنها به درستی تراز شده است.
هنگامی که گیربکس ها بر روی نمونه های پلاستیکی محکم می شوند تا در آماده سازی آزمایش انجام شوند ، نیروهای فشاری ناخواسته غالباً اعمال می شوند. این نیروها اگرچه دقیقه ای هستند ، اگر به درستی درمان نشوند ، می توانند در نتایج آزمایش تداخل کنند: مهم است که آنها پس از درج نمونه متعادل نشوند ، زیرا این امر باعث جبران نتایج می شود. نرم افزار جهانی Bluehill را می توان برای عادی سازی نیروها در چندین نمونه برنامه ریزی کرد و هرگونه نیروی خفه کننده یا فشاری را حذف کرد و از نتایج مداوم بین نمونه ها اطمینان حاصل کرد. در دستگاه های تست جهانی سری 6800 ، ما همچنین استفاده از نمونه Protect را توصیه می کنیم ، که برای جلوگیری از آسیب به نمونه یا سیستم در مرحله تنظیم یک آزمایش ، قبل از تعریف محدودیت های عملیاتی یک آزمون طراحی شده است. هنگامی که روشن شد ، نمونه محافظت می کند به طور خودکار سره را تنظیم می کند تا هرگونه نیروهای ناخواسته را در حد معینی نگه دارد.
مدول خاصیت ارتجاعی - چقدر نمونه در پاسخ به نیروی کششی کشیده یا تغییر شکل می یابد - یکی از مهمترین انواع داده های جمع آوری شده توسط آزمایش کششی پلاستیک ASTM D638 است. کاربران برای جمع آوری این داده ها به یک دستگاه اندازه گیری کرنش مناسب - یک اکستنسومتر - نیاز دارند. اکستنومتر برای اندازه گیری مدول باید با ASTM E83 Class B-2 مطابقت داشته باشد.
بسته به نیاز آزمایشگاه شما ، چندین گزینه اکستنسومتر در دسترس است. ساده ترین نوع ، یک اکستانسور سنج کلیپ بر روی سری 2630 با طول 2630 است. یک اپراتور باید در ابتدای هر تست مستقیماً روی نمونه بر روی نمونه بچسبد و پس از بازده نمونه یا قبل از شکستن نمونه ، آن را حذف کند. اگر آزمایش برای poi0
هنگام ارائه نتایج آزمون ، اطمینان از تعریف صحیح شرایط به منظور اطمینان از رعایت استاندارد و تسهیل مقایسه داده ها بین آزمایشگاههای مختلف مهم است. رایج ترین اشتباه در گزارش داده ها ، گزارش مقادیر کرنش با استفاده از یک منبع نادرست (اکستنسومتر به جای Crosshead) است که می تواند منجر به نتایج به شدت متفاوت شود.
استانداردهای آزمایش پلاستیک به اصطلاحی به نام کرنش اسمی اشاره دارد که بسته به اینکه از روش آزمایش استفاده می شود متفاوت تعریف می شود. برای ASTM D638 ، کرنش اسمی به عنوان کرنش اندازه گیری شده از جابجایی کراس ، نه از اکستنسومتر تعریف می شود. این امر به این دلیل است که پلاستیک به صورت همگن تجزیه نمی شود ، و کرنش اغلب روی یک قسمت کوچک به طور نامتناسب از نمونه متمرکز می شود ، خاصیتی به نام "گردن". برای هر ماده ای که گردن و یا دارای نقطه عملکرد باشد ، درصد کشیدگی در هنگام استراحت از طریق اکستنسومتر گزارش نمی شود ، زیرا ممکن است گردن در خارج از طول سنج سنجش سنج رخ دهد. بنابراین از سویه اسمی باید برای گزارش درصد کشیدگی در هر نقطه پس از عملکرد استفاده شود. استفاده از یک اکستنسومتر برای کرنش در هنگام استراحت فقط در صورتی قابل قبول است که فشار در کل نمونه همگن باشد و گردن یا عملکرد خود را نشان ندهد.
پلاستیک هایی که رفتارهای مختلفی را نشان می دهند ممکن است نیاز به استفاده از محاسبات مختلف مدول برای ضبط مناسب بخش الاستیک آزمون داشته باشد. بیشتر نرم افزار تست مدرن امکان شخصی سازی محاسبات مدول را فراهم می کند. درک چگونگی محاسبه مدول برای اطمینان از سازگاری در نتایج بسیار مهم است.
برای موادی که یک قسمت خطی واقعی را نشان نمی دهد ، یک مدول Secant به طور معمول توصیه می شود و یک خط مدول بین صفر و هر نقطه تعریف شده توسط کاربر را روی منحنی ایجاد می کند. محاسبات مدول قطعه یک خط مناسب بین یک نقطه شروع و پایان مشخص را تشکیل می دهد و کمترین مربعات را نیز انجام می دهد. معمولاً از محاسبه مدول جوان استفاده می شود ، و شیب را در تعدادی از مناطق تعیین می کند و از شیب شدیدترین شیب با کمترین مربعات استفاده می کند. Bluehill Universal به کاربران امکان می دهد تعدادی از مناطق را تعریف کنند یا از محاسبه مدول اتوماتیک Young استفاده کنند.
برای آزمایشگاه هایی که نیازهای آزمایش با حجم بالا دارند ، می توان چندین تغییر در تنظیم دستگاه کششی برای سرعت بخشیدن به فرآیند آزمایش و افزایش توان ، سیستم های آزمایشی کاملاً خودکار انجام داد. سیستم های کاملاً خودکار برای ترکیب اندازه گیری نمونه ، بارگیری نمونه ، آزمایش و حذف طراحی شده اند و قادر به اجرای ساعت ها بدون تعامل اپراتور هستند. این سیستم ها به کاهش تنوع به دلیل خطای انسانی کمک می کنند و می توانند پس از پایان یک تغییر ، در حال اجرا باشند تا در هنگام رفتن اپراتورها به نتیجه برسند.