ASTM D412 تست کشش الاستومرها

ASTM D412 رایج ترین استاندارد برای تعیین خواص کششی لاستیک ولکانیزه (ترموست) و الاستومرهای ترموپلاستیک است. از ترکیبات این خانواده برای ایجاد طیف وسیعی از کالاهای مصرفی مانند لاستیک، فوتبال و نوار لاستیکی استفاده می شود. این خانواده همچنین مواد بسیار تخصصی مانند حلقه های O در شاتل های فضایی تولید می کند که باید در شرایط محیطی شدید عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند.
این راهنما برای آشنایی شما با عناصر اساسی تست کششی ASTM D412 طراحی شده است و مروری بر تجهیزات، نرم افزار و نمونه های تست مواد مورد نیاز ارائه می دهد.

ASTM D412 خاصیت ارتجاعی یک ماده را در شرایطی که تحت کرنش کششی قرار دارد و همچنین رفتار آن را پس از آزمایش زمانی که ماده دیگر تحت فشار نیست اندازه گیری می کند. ASTM D412 بر روی یک دستگاه تست جهانی (که به آن ماشین تست کششی نیز گفته می شود) با سرعت 50 ± 500 میلی متر در دقیقه انجام می شود تا زمانی که نمونه از کار بیفتد. اگرچه ASTM D412 بسیاری از خواص کششی مختلف را اندازه گیری می کند، موارد زیر رایج ترین آنها هستند:
استحکام کششی - حداکثر تنش کششی اعمال شده در کشش یک نمونه تا پارگی.
تنش کششی در یک ازدیاد طول معین - تنش مورد نیاز برای کشش سطح مقطع یکنواخت یک نمونه آزمایش تا یک کشیدگی معین.
ازدیاد طول نهایی - ازدیاد طول که در آن گسیختگی در اعمال تنش کششی مداوم رخ می دهد.
مجموعه کششی - امتداد باقیمانده پس از کشیده شدن نمونه و اجازه جمع شدن به روشی مشخص که به صورت درصدی از طول اولیه بیان می شود.

نمونه ها
ASTM D412 بسته به نوع نمونه دو روش را برای آزمایش توصیف می کند. لطفا توجه داشته باشید که این دو روش تست نتایج یکسانی تولید نمی کنند. روش تست A از نمونه های شکل "دمبل" یا "سگ سگ" استفاده می کند، در حالی که روش آزمایش B برای نمونه های حلقه ای شکل طراحی شده است. روش آزمایش A معمولاً بیشتر از روش آزمایش B استفاده می شود. نمونه های استخوان سگ باید از یک ورق یا پلاک قالب گیری تزریقی بریده شوند. جهتی که ورق در آن اکسترود می شود مهم است زیرا یک الگوی دانه ظریف در مواد ایجاد می کند. برای قوام، تمام نمونه ها باید با قسمت طولی موازی با دانه بریده شوند.

اندازه گیری نمونه
شش نوع مجاز از نمونه های استخوان سگ برای آزمایش ASTM D412 و دو نوع مجاز از نمونه های حلقه برش وجود دارد. متداول ترین شکل آزمایش شده، یک نمونه دایک استخوان C است که طول کلی آن 115 میلی متر (طول سنج 25 میلی متر)، عرض 6 میلی متر و ضخامت 3 میلی متر است. ضخامت نمونه باید سه بار اندازه گیری شود و مقدار متوسط ​​آن مقدار پذیرفته شده باشد.
برای اطمینان از انطباق با استاندارد، تمام نمونه های مورد استفاده برای آزمایش ASTM D412 باید با یک میکرومتر مطابق با ASTM D3767 اندازه گیری شوند. دستگاه اندازه گیری نمونه خودکار به اپراتورها اجازه می دهد تا حداکثر دو میکرومتر یا دستگاه های اندازه گیری را به رایانه متصل کرده و داده ها را مستقیماً در نرم افزار وارد کنند. این احتمال خطاهای ورودی اپراتور را از بین می برد و کارایی را افزایش می دهد.

تراز نمونه
به منظور آزمایش صحیح، نمونه ها باید عمود بر صورت فک نگه داشته شوند و بر روی یک زاویه کج نشوند. ناهماهنگی نمونه می‌تواند باعث تغییرات عمده در نتایج آزمایش شود، و باید مراقب بود تا اطمینان حاصل شود که همه نمونه‌ها برای هر آزمایش در یک راستا قرار دارند.
یکی از راه‌های رسیدگی به ناهماهنگی، استفاده از یک صورت فک نزدیک به همان عرض نمونه است که تنظیم بصری تراز را نسبتاً آسان می‌کند. ساده ترین راه برای جلوگیری از ناهماهنگی، استفاده از دستگاه تراز نمونه است که مستقیماً روی بدنه دستگیره ها نصب می شود. این یک نوار ساده است که یک نقطه توقف قابل تنظیم را فراهم می کند تا اپراتورها به راحتی ببینند که نمونه آنها به درستی تراز شده است.

گریپس
هنگامی که گیره ها بر روی نمونه های الاستومری برای آماده سازی برای اجرای آزمایش سفت می شوند، نیروهای فشاری ناخواسته اغلب اعمال می شوند. این نیروها، اگرچه بسیار اندک هستند، اما در صورت عدم درمان مناسب می توانند با نتایج آزمایش تداخل داشته باشند. مهم است که پس از درج نمونه تعادل نداشته باشند، زیرا این امر باعث کاهش نتایج می شود. نرم‌افزار تست مواد Bluehill Universal را می‌توان طوری برنامه‌ریزی کرد که نیروها را در چندین نمونه عادی کند و هرگونه نیروی فشاری یا سستی را حذف کند و از نتایج ثابت بین نمونه‌ها اطمینان حاصل کند. محافظ نمونه، که در دستگاه‌های تست یونیورسال سری 6800 موجود است، برای جلوگیری از آسیب به نمونه یا سیستم در طول مرحله تنظیم یک آزمایش، قبل از تعیین محدودیت‌های عملیاتی آزمایش، طراحی شده است. هنگامی که روشن است، محافظ نمونه به طور خودکار هد متقاطع را تنظیم می کند تا نیروهای ناخواسته را زیر یک حد مشخص نگه دارد.

با کشش نمونه های الاستومری، ضخامت آنها کاهش می یابد. به همین دلیل، ASTM D412 دستگیره هایی را توصیه می کند که به طور خودکار سفت شوند. فشار ثابت و یکنواخت در سطح فک تضمین می کند که نمونه های نازک شده در طول آزمایش از چنگال خارج نشوند. دستگیره های پنوماتیک جانبی با صفحه های دندانه دار برای آزمایش الاستومرها بسیار موثر هستند. با گیره های پنوماتیکی، فشار هوای ورودی به طور خودکار تنظیم می شود و این امکان را فراهم می کند که حتی اگر ضخامت نمونه در طول آزمایش به طور قابل توجهی تغییر کند، نیروی گرفتن ثابت باقی بماند. یکی دیگر از گزینه های موثر استفاده از دستگیره های غلتکی خود سفت شونده است که از فنر برای وارد کردن فشار ثابت به نمونه در طول آزمایش استفاده می کنند. برای کسانی که از روش B تست ASTM D12 استفاده می کنند، نمونه های O-ring را می توان با فیکسچر O-Ring ما آزمایش کرد. این دستگیره‌ها با استفاده از شفت‌های چرخشی در قسمت‌های بالایی و پایینی از غلظت‌های تنش موضعی جلوگیری می‌کنند.

اکستنسومتر
اگرچه اکستانسومترها طبق استاندارد مورد نیاز نیستند، اندازه گیری کرنش برای دقیق ترین و قابل تکرارترین نتایج توصیه می شود. اندازه‌گیری کرنش بر اساس حرکت هد متقاطع می‌تواند به دلیل طویل شدن نمونه در خارج از طول گیج دقت کمتری داشته باشد. اکستانسومترهای Long Travel به گونه ای طراحی شده اند که برای مواد الاستومری کار کنند و همچنین می توانند از طریق شکستن نمونه استفاده شوند. نیروی گیره قابل تنظیم روی لبه های چاقو شکست زودرس نمونه را کاهش می دهد. این کشش سنج می تواند فشار را تا 3000 درصد از طول گیج تنها یک اینچ اندازه گیری کند.
یک کشش سنج غیر تماسی مانند اکستانسومتر استاندارد یا پیشرفته ویدئویی 2 ایده آل ترین برای مواد الاستومری است. مخصوصاً برای نمونه هایی که شکننده هستند یا برای آزمایش نیاز به محفظه محیطی دارند مناسب است. اکستانسومترهای ویدیویی غیر تماسی مزیت افزوده کاهش واریانس نتایج را به دلیل تداخل اپراتور و افزایش کارایی در آزمایشگاه‌هایی با نیازهای توان عملیاتی بالا ارائه می‌دهند.

اتاق محیط زیست
الاستومرهای آزمایش شده تحت ASTM D412 اغلب برای استفاده در آینده در شرایط غیر محیطی مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجایی که شرایط محیطی تأثیر زیادی بر خواص کششی الاستومرها دارد، باید مراقب بود که شرایط آزمایش مشابه کاربرد نهایی مورد نظر باشد. سرعت آزمایش، دما، رطوبت، ابعاد نمونه و شرایط پیش آزمون همگی تأثیرات قابل توجهی بر نتایج آزمایش دارند و باید کنترل شوند تا آزمایش داده های مفیدی را تولید کند. برای اطمینان از اینکه این عناصر کاربرد نهایی مواد را شبیه سازی می کنند، ASTM D412 اغلب در داخل یک محفظه محیطی انجام می شود که در آن گرمایش یا سرمایش (LN2 یا CO2) می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

محفظه‌های محیطی اپراتورها را قادر می‌سازد تا دمای داخل محفظه را در طول مدت آزمایش کنترل کنند. علاوه بر این، زمان و دمای خیساندن را می توان تنظیم کرد تا اطمینان حاصل شود که تمام نمونه ها قبل از شروع آزمایش به طور مناسب آماده می شوند.