pobieranie: 16 Oznaczanie cech wytrzymałościowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozciąganiu
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
Instytut In1 ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych
Oznaczanie cech wytrzymało4 ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci5 ganiu
1. Cel wiczenia
Celem iw czenia jest zapoznanie si8 z charakterem przebiegów zale9 no2 ci napr8 enia od odkształcenia podczas badania jednoosiowego rozci3 gania ró9 nych typów materiałów polimerowych oraz oznaczenie ich parametrów wytrzymało2 ciowych.
2. Okre@ lenie podstawowych zagadnieA
Badanie jednoosiowego rozci3 gania jest najbardziej podstawow3 metod3 stosowan3 do oznaczania wła2 ciwo2 ci mechanicznych materiałów. W badaniach materiałowych ogólnie stosuje si8 ró9 norakie próbki maj3 ce posta7 pr8 tów lub beleczek o przekrojach okr3 głych lub prostok3 tnych, najcz8 ciej zaopatrzone na koB cach w uchwyty pozwalaj3 ce na dobre zamocowanie próbki w maszynie wytrzymało2 ciowej. W szczególnych przypadkach badaB prowadzonych na gotowych wyrobach, lub próbkach uzyskanych poprzez pobranie z gotowych wyrobów, próbki mog3 mie7 inne kształty. Kształt próbki musi w ogólno2 ci umo9 liwia7 dokonanie pomiaru jej odkształcenia podczas badania oraz uchwycenie próbki w maszynie wytrzymało2 ciowej. Maszyny wytrzymało2 ciowe Do pomiarów wła2 ciwo2 ci mechanicznych materiałów stosuje si8 maszyny wytrzymało2 ciowe o cz8 sto znacznie ró9 ni3 cych si8 od siebie konstrukcjach, rozwi3 zaniach technicznych i zasadach działania układu pomiarowego, a przede wszystkim rozmiarach i zakresach pomiarowych. Ponadto na rynku istnieje wiele urz3 dzeB przeznaczonych do specyficznych zastosowaB . Tym niemniej w przewa9 aj3 cej cz8 ci maszyny u9 ytkowane w laboratoriach nale9 do grupy uniwersalnych maszyn wytrzymało2 ciowych, umo9 liwiaj3 cych badania materiałów przy ró9 nych typach odkształceB , najcz8 ciej jednoosiowym rozci3 ganiu, c iskaniu i zginaniu, czasem dodatkowo dwuosiowym rozci3 ganiu i skr8 caniu. Ilo2 i rodzaj typów odkształceB mo9 liwych do badania na danej maszynie zale9 y najcz8 ciej od dost8 pno2 ci i posiadania odpowiednich uzupełniaj3 cych elementów monta9 owych, takich jak uchwyty lub urz3 dzenia zmiany kierunku ruchu. Mo9 liwo2 ci bramowej maszyny wytrzymało2 ciowej charakteryzuj3 przede wszystkim trzy cechy: maksymalne dopuszczalne siły jakie mo9 e przenie2 brama i trawersa, maksymalna droga jak3 mo9 e przeby7 trawersa oraz maksymalna pr8 dko2 poruszania si8 trawersy. Cechy te decyduj3 o przydatno2 ci maszyny do konkretnych celów. Niemniej istotna jest kwestia mo9 liwo2 ci programowania i sterowania maszyn3 i urz3 dzeniami dodatkowymi oraz mo9 liwo2 ci zapisu mierzonych danych. Wi8 kszo2 maszyn uniwersalnych posiada ubowy nap8 d trawersy. Rozwi3 zanie to pozwala na r precyzyjne sterowanie pr8 dko2 ci3 , niemniej jednak powa9 nie ogranicza maksymalne warto2 ci tej pr8 dko2 ci i szybko2 zmiany kierunku. Maszyny o nap8 dzie hydraulicznym tłokowym s3 pozbawione tej wady i nadaj3 si8 do prowadzenia badaB dynamicznych. Cz8 sto niezmiernie przydatnym urz3 dzeniem dodatkowym w maszynach wytrzymało2 ciowych jest komora termiczna lub klimatyczna. Pomiar siły Najcz8 ciej obecnie spotykan3 metod3 pomiaru siły podczas badania na maszynie wytrzymało2 ciow3 jest pomiar za pomoc3 głowicy tensometrycznej. Budowy tego typu głowic s3 skomplikowane, a w ogólno2 ci pomiar siły polega na mierzeniu spr8 ystych odkształceB wewn8 trznych elementów głowicy za pomoc3 odpowiednio umieszczonych i skompensowanych tensometrów elektrycznych. Ka9 d3 głowic8 charakteryzuj3 przede wszystkim dwa parametry: maksymalna warto2 mierzonej siły oraz dokładno2 pomiaru. Zazwyczaj zwi8 kszenie zakresu warto2 ci mierzonej siły poci3 ga za sob3 zmniejszenie dokładno2 ci pomiaru. Głowice s3 osobnym podzespołem, zazwyczaj zamocowanym w maszynie w sposób umo9 liwiaj3 cy ich szybk3 i łatw3 wymian8 . Szybka wymiana Oznaczanie cech wytrzymało2 ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci3 ganiu
D7
2¨ 2 ¨
¨ 9
!0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢ ) ¥©## ¥ © §¥£ ¡ ¨ 9 C3 D7 D7 2 D7 2 D7
2¨
7
2 ¨
D7
D7
6
2 ¨
1
Instytut In` ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad gł owic umoc liwia zatem szybkb zmiand zakresu i dokł adnoa ci pomiaru. W starszych typach maszyn powszechnym rozwib zaniem ukł adu pomiaru sił był wahadł y owy mechanizm grawitacyjny. W mechanizmie tym zmiand zakresu pomiarowego dokonuje sid poprzez wymiand lub dodawanie obcib ników. Pomiar odkształ cenia Pomiar odkształ cenia próbki w uniwersalnych maszynach wytrzymał ciowych jest trudny i oa czd sto dokonywany jest w sposób obarczajb cy wynik badania duc ym bł d em. Najbardziej podstawowb i najtaf szb metodb nie wymagajb cb posiadania kosztownego wyposac enia dodatkowego jest pomiar drogi przebytej przez trawersd maszyny podczas badania. Metoda ta pozwala jednak tylko na bardzo zgrubne okrea lenie odkształ cenia próbki, gdyc oprócz odkształ cenia samego wł ciwego odcinka aa pomiarowego sumuje takc e odkształ cenia pozostał czd ci próbki – w tym przede wszystkim ych uchwytów dla próbek znormalizowanych – oraz zmiany poł enia zwib zane z wysuwaniem sid próbki z oc uchwytów maszyny zakł adajb c, e skł adowe te sb pomijalnie mał Tym niemniej w wid kszoa ci e. przypadków zał enie takie jest bł dne. W dokł oc adnych pomiarach odkształ cenia absolutnie konieczne jest stosowanie dodatkowych urzb dzef – ekstensometrów. Istnieje wiele typów ekstensometrów róc nib cych sid przeznaczeniem i zasadb dział ania. W badaniach mechanicznych tworzyw sztucznych stosuje sid w zalec noa ci od celu eksperymentu i rodzaju badanego materiał ekstensometry mał lub u ych duc ych odkształ . Ekstensometry mechaniczne zawsze posiadajb dwie szczd ki, zapewniajb ce cef minimalnb powierzchnid styku z próbka i sł ce do uchwycenia kof ców odcinka pomiarowego próbki. uc Od tej chwili rejestrowane sb zmiany dł ci odcinka próbki pomid dzy szczd kami ekstensometru i na ugoa tej podstawie obliczane sb odkształ cenia. Niekiedy stosuje sid kilka ekstensometrów równoczea nie, przy czym kac de z urzb dzef mierzy zmiany dł ci w innej osi. Moc na w ten sposób wyznaczyg na ugoa u cania. przykł współ ad czynniki Poisson’a, czy zmiand objd toa ci materiał podczas odkształ Ekstensometry mał odkształ to z reguł profile na których kof cu sztywno zamocowane sb ych cef y ywem zmiany geometrii ukł w czasie pomiaru pojawiajb sid naprd enia adu szczd ki, a w których pod wpł zginajb ce. Naprd enia te mierzone sb bb dh za pomocb piezoelementu bb dh tensometrycznie. Dokł adnoa tego typu urzb dzef jest z reguł bardzo duc a. Ekstensometry te stosuje sid przy badaniach y tworzyw o mał odkształ ym ceniu przy zerwaniu lub przy pomiarze w mał zakresie odkształ , np. w ym cef celu zmierzenia moduł tworzywa. Dla elastomerów i tworzyw o duc ym wydł eniu do zerwania u uc konieczne jest uc ywanie ekstensometrów duc ych odkształ . Szczd ki ekstensometrów duc ych cef odkształ mogb poruszag sid niezalec nie od siebie i prowadzone sb po sztywnym i umocowanym cef sztywno w maszynie torze – najczd ciej prd cie. Linkowy mechanizm przekazuje ruch do elektromechanicznego ukł pomiarowego. Dokł adu adnoa ekstensometru duc ych odkształ , jest z cef reguł mał – 1% lub wid cej. y a Ponadto istniejb optyczne, bezkontaktowe urzb dzenia ekstensometryczne Z zastosowaniem ekstensometrów wib e sid szereg zagadnief technicznych, jak poa lizg ajb adnoa czd ci szczd k po powierzchni próbki, obecnoa dodatkowych siłdział cych na próbkd , bezwł mechanicznych, wielkoa pola styku z próbkb i powid kszanie sid pierwotnej powierzchni styku podczas odkształ cania. Z drugiej jednak strony dzid ki ekstensometrom eliminowane sb o wiele bardziej znaczb ce zjawiska deformacji i przemieszczania uchwytów próbek podczas badania. Uc ycie ekstensometrów pozwala uzyskag dokł adniejszy zapis przebiegu zalec noa ci naprd ef od odkształ nic zapis uzyskany cef z trawersy maszyny, a w przypadku odkształ w osiach prostopadł do osi dział cef ych ania maszyny jest jedynym technicznym odkiem uzyskania tego zapisu. r Próbki do badaf Próbki uc ywane do badaf wł ciwoa ci mechanicznych materiał przy jednoosiowym aa u rozcib ganiu okrea lone sb normami dla wid kszoa ci typów materiał ów. Dla tworzyw metalicznych stosowane sb próbki o przekrojach okrb gł i prostokb tnym, z uchwytami lub bez. Dla tworzyw ym sztucznych stosowane sb o przekroju prostokb tnym o geometrii uchwytów i wymiarach zalec nych od tworzywa, tzn. termoplastów i tworzyw sieciujb cych o wysokim module lub elastomerów i elastomerów
Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozcib ganiu oa
¨ Dg a
c ¨
UTY HQPWQW !0¢X(!%&%$V U!Q¨¦¤¢E TH S R P IHG F d ¨ c ¨ a Dg ec bC ¨ a Dg d c Dg a
c ¨
Dg
ec
2
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad termoplastycznych wykazuj cych elastyczno kauczukow . Nale y zapozna si z geometri przeznaczeniem poszczególnych typów próbek poprzez zapoznanie si z tre ci nast puj cych norm: PN-EN ISO 527-1 PN-EN ISO 527-2 PN-EN ISO 527-3 PN-ISO 37 Zastosowanie metody jednoosiowego rozci gania Ze wzgl du na prostot przeprowadzenia eksperymentu jednoosiowego rozci gania, oraz na rachunkow ł atwo obliczania z danych eksperymentalnych wielko ci fizycznych charakteryzuj cych materiał badanie to jest najszerzej stosowane dla okre lenia w pierwszym przybli eniu cech materiał i , u dostarczenia wielko ci charakterystycznych pozwalaj cych na dokonanie porówna z innymi materiał lub sklasyfikowanie. Nale y jednak zaznaczy . e pozorna ł ami atwo uzyskania tych wielko ci wi e si z przyj ciem szeregu uproszcze i zaakceptowaniem niedokł adno ci. Tym niemniej w praktyce in ynierskiej dla najbardziej ogólnego scharakteryzowania lub dla celów doboru materiał do u zastosowa w pierwszej kolejno ci rozwa a si najcz ciej wielko ci mo liwe do uzyskania w próbie rozci gania. Obszerne zasoby tych danych w literaturze zapewniaj pewien zbiór odniesienia niezb dny dla kwalifikowania przedmiotu bada lub doboru materiał dla zastosowa . W próbie statycznego u jednoosiowego rozci gania materiał polimerowego wyznaczy mo na nast puj ce wielko ci u oznaczone na krzywych rozci gania na rysunku 1:
B B y
a
b
y B
c e d
B x
M
Rys. 1. Wielko ci wyznaczane podczas próby statycznego jednoosiowego rozci gania materiał ów polimerowych. (Za PN-EN ISO 527-1:1996). Schematyczne krzywe odpowiadaj odpowiednio materiał a) tworzywa kruche, b) i c) tworzywa wykazuj ce granica plastyczno ci, c) tworzywa nie om: wykazuj ce granicy plastyczno ci, d) elastomery.
Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci ganiu o
¨
¨
i.
Granica plastyczno ci y (MPa) – pierwsze napr enie, przy którym wzrost wydł enia u nie powoduje przyrostu napr enia.
MM
M
12
By
y
x%
B
B
2
1
B M
D
yx rutu !0¢(!%&%$ y!u¨¦¤¢i xr w v t srq p D D
e
M M
M
M
3
Instytut Inr ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad UWAGA: Dla wielu materiał polimerowych zjawiska odkształ ów cania plastycznego i spru ystego zachodzt równoczes nie w niepomijalnej skali równiev poniv ej granicy plastycznos ci. Zatem granica ta ma charakter bardziej umowny niv jej odpowiednik dla materiał metalicznych. Jej wartos mov e istotnie zalev ew od pru dkos ci odkształ ów cania.
iii.
Napru enie rozcit gajt ce przy x % odkształ cenia (MPa) – w przypadku sporzt dzania wykresu zalev nos ci napru enie-odkształ cenie jest odczytywalne z tego wykresu dla dowolnej wartos ci odkształ cenia. Wydł enie wzglu dne przy granicy plastycznos ci y. uv Wydł enie wzglu dne przy zerwaniu y. uv
UWAGA: Wyznaczanie moduł wykonuje siu wył c znie wtedy, gdy ma on sens fizyczny u dla danego materiał Materiał musi wykazywaw zachowanie przynajmniej zgrubnie u. zgodne z prawem Hooke’a. Nie ma fizycznego sensu wyznaczaw moduł np. dla u elastomerów. Nie ma równiev sensu wyznaczaw moduł jev eli materiał wykazuje u, wahania lub inne nieprawidł owos ci przebiegu zalev nos ci -| w podanym wyv ej zakresie odkształ . W celu zrozumienia problemu proszu zapoznaw siu z definicjt moduł cez u wedł prawa Hooke’a. ug Dla wyrav enia wydł enia materiał czu sto zamiennie stosuje siu uv u cenia . Wielkos ci te definiuje siu jako: wzglu dnego i odkształ
wielkos ci wydł enia uv
Obie wielkos ci st zatem bezwymiarowe, a wit e je zalev nos :
ε = λ −1.
Odkształ cenie podawane jako jest w praktyce czu ciej stosowane w obliczeniach wł ciwos ci as mechanicznych tworzyw polimerowych. Ze wzglu du na to, e wartos ci liczbowe tych wielkos ci róv nit siu dokł adnie o 1 (wzglu dnie 100%) nalev y zwracaw szczególnt uwagu która z nich jest stosowana. Mogt siu one okazaw szczególnie mylt ce przy badaniach wł ciwos ci elastomerów, gdzie odkształ as cenia wzglu dne osit gajt 600 – 700 %. Istotny wpł na mierzone wartos ci zarówno charakterystycznych odkształ jak i napru ez ma yw cez pru dkos odkształ cania materiał Z zalecanymi pru dkos ciami badania nalev y zapoznaw siu w wyv ej u. ów cytowanych normach. St one róv ne dla róv nych typów materiał polimerowych. W ogólnos ci przyjt mov na, e dla wysokomoduł owych tworzyw sztucznych, których odkształ cenia przy zerwaniu st mał e, e. ych zalecane pru dkos ci st równiev mał Dla tworzyw o wzglu dnie mał wartos ciach napru ez i duv ych odkształ ceniach zaleca siu duv e pru dkos ci odkształ cania. Normy podajt zalecane wartos ci pru dkos ci w Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozcit ganiu os
ew
v ¨
¨ v
ε=
λ=
Dw
v ¨ s
ev
}
~
∆l l1 − l0 m − m = , =1 l0 l0 m
l1 m , =1 . l0 m
x¨ v
y
{
y
t
y
}
v ¨
vii.
Modułspru ystos ci przy rozcit ganiu obliczany jako stosunek róv nicy napru ez 2 –x 1 cez 2 –y 1 o umownej wartos ci 1=0,0005 oraz 2=0,0025. Moduł do róv nicy odkształ posiada wymiar megapaskala.
y
¨ v
vi.
Wydł enie wzglu dne przy maksymalnym napru eniu rozcit gajt cym uv
y
v.
y
iv.
¨ v x
v¨ v ¨
ii.
Napru enie przy zerwaniu
mlq fihoio !0¢p(!%&%$n m!i¨¦¤¢ lf k j h gfe d
B
(MPa).
Dw
v¨
M.
y
v
Dw
4
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad mm/min dla znormalizowanych próbek o okre lonej dł ci odcinka pomiarowego. Przy stosowaniu ugo próbek nieznormalizowanych, lub porównywaniu wyników uzyskanych dla próbek o ró nych wymiarach, absolutnie niezb dne jest przeliczenie pr dko ci odkształ cania w mm/min na pr dko o wymiarze 1/min któr uzyskuje si jako warto / t lub / t. Mo na oczywi cie poda j tak e w %/min.
3. Metoda wykonania badania
3.1. Rejestracja przebiegu krzywej zale¢ no£ ci napr¤ enia od odkształ cenia dla wybranych tworzyw sztucznych z rejestracj¦ sił z gł y owicy tensometrycznej. Obliczanie warto£ ci charakterystycznych wielko£ ci.
3.1.1. Zakres stosowania metody Metoda ta stosowana jest dla tworzyw sztucznych i tworzyw sztucznych wzmocnionych. Przydatna jest przede wszystkim dla mał zakresów odkształ i tworzyw o stosunkowo wysokim ych ce§ module. 3.1.2. Opis metody cenia w formie Badanie polega na rejestracji przebiegu zale no ci napr enia od odkształ kolumn danych uzyskanych bezpo rednio z maszyny i ukł pomiarowego, tj. czasu, s, oraz sił N. adu y, G sto rejestrowanych danych zale na jest od zadanej cz stotliwo ci próbkowania przez urz dzenie rejestruj ce. Zebrane dane pozwalaj na obliczenie wielko ci charakterystycznych dla materiał z u, dokł adno ci zale n od dokł adno ci poszczególnych podzespoł i urz dze§ maszyny, bł d ów ów statystycznych i odst pstwa od zał onych uproszcze§ oraz od g sto ci danych. o Po umieszczeniu próbki w pneumatycznych uchwytach maszyny rozpocz ta zostaje rejestracja y owice tensometryczn (faktycznie jest to pomiar oporu elektrycznego warto ci sił mierzonej przez gł zapoznaj si z zasada dział ania ukł adów tensometrycznych), a natychmiast po tym uruchomiony zostaje ruch trawersy maszyny. Pr dko odkształ cania wybiera si poprzez dobór odpowiednich kół z batych w przekł maszyny. Znaj c pr dko trawersy maszyny w vmasz mm/min i dł adni ugo odcinka cania: pomiarowego l0 , mm, mo na obliczy pr dko odkształ mm ν masz min = 1 , ν odkszt . = (3.1) l0 mm min yn Znaj c pr dko trawersy maszyny w vmasz mm/min, czas t, s, jaki upł ł od chwili uruchomienia trawersy i dł ugo odcinka pomiarowego l0 , mm, mo na obliczy drog przebyt trawers maszyny s, mm, oraz wydł enie wzgl dne b dª odkształ u cenie próbki: t mm s mm s = ν masz ⋅ , ⋅= ⋅ min = mm , (3.2) 60 min 60 min zatem: mm ⋅s l1 l0 + s ν masz ⋅ t min = mm ⋅ min = 1 , λ= = = 1+ , (3.3) l0 l0 l0 ⋅ 60 mm ⋅ 60 min ⋅ mm oraz: mm ⋅s ν masz ⋅ t ν masz ⋅ t mm ⋅ min ε = λ −1 = 1 + −1 = , min = = 1. (3.4) l0 ⋅ 60 l0 ⋅ 60 mm ⋅ 60 min ⋅ mm ych ce§ ów Nale y zaznaczy , e dla mał odkształ i w szczególno ci próbek z materiał o wysokim module, zakł si , e odkształ ada ceniu ulega jedynie odcinek pomiarowy próbki, jako ze jego pole przekroju jest kilkakrotnie mniejsze, ni pole przekrojów cz ci uchwytowych. Tym niemniej dla Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci ganiu o
¨
D
D
!0¢(!%&%$ !¨¦¤¢ « ¨ ¥ ¢ ¨ © ¡ D D D ( D D D
D
5
Instytut In» ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad wi¾ kszo¼ ci tworzyw sztucznych zał enie takie jest bardzo odległ od rzeczywistych zjawisk, przez co o¿ e odkształ cenia obliczone jak wy¿ ej traktowaÀ mo¿ na jedynie jako przybli¿ enie. W szczególnym przypadku tworzyw podlegaj½ cych du¿ ym odkształ ceniom, zarówno nie uchwycone jak i uchwycone cz¾ ci uchwytów próbek podlegaj½ znacznym odkształ ceniom we wszystkich kierunkach, w tym w osi rozci½ gania, przez co ich udziałw cał kowitej drodze trawersy jest du¿ y. Matematyczne wyeliminowanie tego typu bł dów wymaga zał eÁ upraszczaj½ cych opis zjawisk i jest specyficzne dla geometrii próbki o¿ oraz jej uchwycenia w badaniu. Ze wzgl¾ du na skomplikowanie problem jest tu pomini¾ ty. Znaj½ c warto¼ ci siłw odpowiednich punktach, F, N, wymiary poprzeczne próbki mo¿ na obliczyÀ pocz½ tkowe pole interesuj½ cego przekroju d0, mm2, a nast¾ pnie warto¼ ci napr¾ eÁ nominalnych nom, MPa, w poszczególnych punktach. Przykł adowo dla próbki o przekroju prostok½ tnym o wymiarach a, mm i b, mm: d 0 = a ⋅ b, mm ⋅ mm = mm 2 , (3.5) napr¾ enie nominalne wynosi zatem: F N σ nom = , = MPa . (3.6) d 0 mm 2 W celu wyznaczenia napr¾ eÁ rzeczywistych niezb¾ dna jest znajomo¼ współ czynnika Poisson’a, , dla danego tworzywa. Jego warto¼ dla tworzyw sztucznych waha si¾ w szerokich granicach warto¼ ci 0,3 do 0,5. Tym niemniej nawet jego znajomo¼ dla specyficznego badanego materiał nie gwarantuje mo¿ liwo¼ ci dokł u adnego wyznaczenia napr¾ enia w danym przekroju, gdy¿ przew¾ enie próbek jest w praktyce ró¿ ne w ró¿ nych przekrojach o tej samej wielko¼ ci pocz½ tkowej, zale¿ nie od poł enia przekroju na dł ci próbki. Dodatkowa trudno¼ ci½ mo¿ e byÀ fakt, e o¿ ugo¼ współ czynniki Poisson’a dla materiał polimerowych s½ trudnodost¾ pne w literaturze. W praktyce tylko ów u¿ ycie odpowiedniego zestawu ekstensometrów pracuj½ cych w pł aszczyÄ nie prostopadł do osi ej wydł enia pozwala okre¼ liÀ faktyczne zmiany danego przekroju i w zwi½ zku z tym wyst¾ puj½ ce w nim u¿ napr¾ enia. Niemniej jednak nie ma gwarancji, e wł nie w mierzonym przekroju pojawi si¾ najwy¿ sze a¼ napr¾ enie (które jest z reguł interesuj½ ce dla badaj½ cego), a zatem i e pomiar pozwoli wyznaczyÀ y faktyczne maksymalne wł ciwo¼ ci materiał Istnieje uproszczona metoda okre¼ lania napr¾ eÁ a¼ u. rzeczywistych podczas jednoosiowego rozci½ gania tworzyw sztucznych. Opiera si¾ ona na przyj¾ ciu zał enia stał ci obj¾ to¼ ci tworzywa podczas odkształ o¿ o¼ cania. Zał enie to speł o¿ nione jest z bardzo du¿ dokł adno¼ ci½ np. dla gumy, jednak jest mniej zgodne z do¼ wiadczeniem dla tworzyw w których podczas odkształ cania mog½ nast¾ powaÀ zmiany strukturalne. Przykł adowo napr¾ enia mechaniczne mog½ wywoł zmian¾ ilo¼ ci fazy krystalicznej, co niechybnie prowadzi do zmiany obj¾ to¼ ci tworzywa. aÀ Równie¿ materiał o wysokim współ y czynniku rozszerzalno¼ ci cieplnej b¾ d½ wykazywaÀ zmiany obj¾ to¼ ci pod wpł ywem ciepł wydzielonego podczas rozci½ gania. Je¼ li jednak postulat stał ci a o¼ obj¾ to¼ ci mo¿ e byÀ przyj¾ ty z mał bł d em, wówczas obj¾ to¼ fragmentu materiał o jednostkowych ym u wymiarach V, mm3, b¾ dzie podczas rozci½ gania niezmiennie wynosiÀ : λ1λ2 λ3 = V = 1 , mm ⋅ mm ⋅ mm = mm 3 (3.7) zakł adaj½ c, e materiałzachowuje si¾ izotropowo podczas jednoosiowego rozci½ gania: λ 2 = λ3 (3.8) otrzymuje si¾ z (3.7) i (3.8): 1 λ1 = 2 . (3.9)
λ2
Przy jednoosiowym rozci½ ganiu odkształ ceniu próbki fragment przekroju poprzecznego o jednostkowych wymiarach b¾ dzie miałzatem w zgodzie z omawianym zał eniem jednakowe wymiar 2 o¿ w kierunku ka¿ dej osi w pł aszczyÄ nie przekroju. Jego pole powierzchni wyniesie zatem: 2 d1 = λ2 , mm ⋅ mm = mm 2 . (3.10) Napr¾ enie rzeczywiste w próbce rzecz, MPa, uzyskamy zatem zamieniaj½ c d0 we wzorze (3.6) na d1: Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci½ ganiu o¼
Ž
Æ
¿
¨ ¿
Â
DÀ
¨ ¿
C½¿
¶µº ¯²±¸²¸ !0¢¹(!%&%$· ¶!²¨¦¤¢¬ µ¯ ´ ³ ± °¯® ¨ ¿ ¿ DÀ ¨ ¿ DÀ DÀ ¿ ¾ ¿ ¨ Â
¿
¾
Ã
¿ ¨
¿ ¨
¿ ¨
¿¨ ¿ ¨
¼ ¨
6
Instytut InÖ ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
F N , = MPa (3.11) d1 mm 2 korzystajØ c z zaleÙ no× ci (3.8) do (3.10): FF N σ rzecz = = 2 = F ⋅ λ1 , ⋅1 = MPa (3.12) d1 λ2 mm 2 NaleÙ y zaznaczyÚ , e warto× ci róÙ nych naprÛ eÜ podawane w literaturze dla tworzyw sztucznych (jak np. wytrzymał na zerwanie) to w przewaÙ ajØ cej czÛ ci naprÛ enia nominalne, a nie rzeczywiste. o× Moduł tam gdzie ma to sens fizyczny, wyznacza siÛ zgodnie z zaleceniem wg norm, y, cytowanym we wstÛ pie teoretycznym niniejszej instrukcji.
σ rzecz =
3.1.3. PrzyrzÝ d pomiarowy Maszyny wytrzymał ciowe dostÛ pne w Zakł o× adzie Tworzyw Polimerowych Instytutu InÙ ynierii Materiał owej PS naleÙ do grupy maszyn uniwersalnych. SØ to urzØ dzenia o konstrukcji bramowej. Pomiar sił dokonywany jest za pomocØ gł y owicy tensometrycznej w urzØ dzeniu nowszego typu i na zasadzie grawitacyjnej w urzØ dzeniu starszym. UrzØ dzenie Instron 1112 jest wyposaÙ one w pneumatycznie zamykane uchwyty próbek, co jest szczególnie przydatne dla tworzyw polimerowych ulegajØ cych duÙ ym odkształ ceniom w czasie badania. SzczÛ ki pneumatyczne zapewniajØ stał sił zacisku w trakcie wykonywania pomiaru gdyÙ mogØ skutecznie kompensowaÚ zmniejszenie wymiaru poprzecznego uchwytów próbki. Odczyt pomiaru z gł owicy tensometrycznej dokonywany jest za pomocØ urzØ dzenia elektronicznego, a zapis dokonywany jest w komputerze. Komputer wykre× la w czasie rzeczywistym danØ zaleÙ no× na podstawie zadanych parametrów. Sterowanie maszynØ wytrzymał ciowØ odbywa siÛ rÛ cznie przy uÙ yciu panelu o× sterowania. Wydł enie próbki obliczane jest przez komputer z podstawy czasu pomiaru przy znanej uÙ nastawionej prÛ dko× ci ruchy trawersy. W urzØ dzeniu wahadł owym WPM ZDM 2,5/91 pomiar sił dokonywany jest poprzez pomiar y wychylenia wahadł poł c zonego z próbkØ poprzez uchwyt i szereg dzwigni, a rejestracja sił odbywa a y siÛ w dÞ wigniowym urzØ dzeniu samopiszØ cym na papierze. Pomiar odkształ cenia realizowany jest poprzez pomiar drogi przebytej przez trawersÛ i rejestrowany jest przez urzØ dzenie samopiszØ ce poł c zone z trawersØ systemem linek i dÞ wigni. Oba opisywane urzØ dzenia napÛ dzane sØ silnikami elektrycznymi, trawersa wprawiana jest w nich w ruch mechanizmem ubowym. O ile w urzØ dzeniu WPM ZDM 2,5/91 moÙ liwa jest pł r ynna regulacja prÛ dko× ci w zakresie 1 do 25 mm/min, to urzØ dzenie Instron 1112 posiada jedynie moÙ liwo× poruszania siÛ tylko z okre× lonymi prÛ dko× ciami. Pozwala ona zatem na zastosowanie prÛ dko× ci znormalizowanych w mm/min, jedynie dla znormalizowanych dł ci odcinków pomiarowych. ZaletØ ugo× tej maszyny jest jednak moÙ liwo× osiØ gania duÙ ych prÛ dko× ci trawersy do 1000 mm/min, dziÛ ki czemu moÙ e byÚ ono stosowane do badaÜ materiał elastomerowych. ów 3.1.4. Wykonanie pomiaru na Instron 1112 1. WybraÚ najmniej 3 próbki do badaÜ danego materiał u. 2. Wzrokowo sprawdziÚ brak wystÛ powania wad kształ i materiał w wybranych próbkach, w tym w tu u szczególno× ci: a. duÙ e wady kształ typu zgiÛ cie lub skrÛ cenie cał próbki, tu, ej b. mniejsze lub usuwalne wady kształ jak niedolewy, grat, karby tu, c. wady przetwórcze, jak zapadniÛ cia, pÛ cherze gazowe, wtrØ cenia, rozwarstwienia, widoczne linie zimnych zgrzewów, u kniecie, nierównomierno× barwy, d. wyglØ d materiał tj. przebarwienia, przypalenia, zÙ ół e. obecno× usuwalnych zabrudzeÜ i il skich nalotów na powierzchni próbki. Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozciØ ganiu o×
DÚ
DÚ
DÚ
ÑÐÕ ÊÍÌÓÍÓ !0¢Ô(!%&%$Ò Ñ!ͨ¦¤¢Ç ÐÊ Ï Î Ì ËÊÉ È CØÙ ¨ Ù × ¨ Ù ÛØ × DÚ × Ø CØ Ù
DÚ
DÚ
Ø
7
Instytut Inî ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
4.
5.
6. 7. 8. 9. 10.
11. 12. 13. 14.
4. Opracowanie wyników
Wyniki badania opracowañ naleò y z godnie z normami cytowanymi w czó ci teoretycznej niniejszej instrukcji odpowiednio do badanego materiał u. 1. Potraktowañ obowið zujð ce normy jako nadrzó dne zalecenie, tym niemniej tam, gdzie jest to niezbó dne uzupeł opracowanie wyników o wł niañ asne metody opisu zjawisk, jeï li wydajð sió one bardziej adekwatne dla danego materiał u. 2. Sporzð dziñ wykresy zaleò noï ci napró enia od odkształ cenia ( lub ) i napró enia od czasu. 3. Obliczyñ wszystkie odpowiednie dla materiał wielkoï ci charakterystyczne i tylko tam gdzie ma to u sens fizyczny, tj.: a. wytrzymał na zerwanie, oï b. wydł enie do zerwania, uò c. granicó plastycznoï ci, Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozcið ganiu oï
ò ¨
¨ ï
¨ ò
ø÷
eñ
Cðò
ï
¨ ò
ò
ð
ñe
3.
W razie potrzeby wymieniñ próbki na inny egzemplarz. Ostroò nie usunð usuwalne wady – oczyï ciñ próbki, usunð nadmierne graty nie powodujð c powstania karbów. Dokonañ pomiaru wymiarów poprzecznych odcinka pomiarowego za pomocð suwmiarki, zapisañ wymiary i obliczyñ pole przekroju (ï rednie). Pomiary wykonañ co najmniej trzykrotnie na kaò dym z wymiarów poprzecznych pojedynczej próbki i uï redniñ lub zdecydowañ o wartoï ci najbliò szej rzeczywistej zgodnie z rozsð dkiem. Przy materiał mió kkich zwróciñ SZCZEGÓLNô uwagó na ach delikatne posł ugiwanie sió przyrzð dem pomiarowym tak, by nie powodowañ zgniatania materiał u podczas pomiaru (fał szowanie wyniku). Zwróciñ równieò uwagó na obecne graty i NIE mierzyñ próbki w miejscu wystó powania gratu. Umieï ciñ próbkó w jednej z pneumatycznych uchwytów mocujð cych i za pomocð dõ wigienki uruchomiñ zamykanie szczó k. UWAGA: wł enie, równieò przypadkowe, palca pomió dzy szczó ki oò moò e skutkowañ powaò nym urazem! Próbkó naleò y umieï ciñ tak, by jej wzdł na oï jak najlepiej uò pokrywał sió z kierunkiem przesuwu trawersy. Próbka musi byñ uchwycona na moò liwie duò ej a powierzchni, jednak w taki sposób, e by nie dotykał odcinka pomiarowego, i był oddalona od a a niego o dystans pozwalajð cy na minimalizacjó efektów brzegowych rozkł napró eö podczas adu badania. Ustawiñ zderzaki zabezpieczajð ce maszyny tak, by nie przeszkadzał w wykonaniu badania i y chronił czó ci maszyny znajdujð ce sió w iw etle bramy przed zderzeniem z trawersð . y Ustawiñ pozycjó drugiej ze szczó k w taki sposób, by po zamknió ciu uchwycił drugi, swobodny a uchwyt próbki, przestrzegajð c zasad z punktu 5. Dobrañ gł owicó pomiarowð odpowiednio do spodziewanego zakresu mierzonych siłi wymaganej dokł adnoï ci. Dobrañ koł zó bate przekł a adni maszyny odpowiednio do danej pró dkoï ci ruchu trawersy lub cania. pró dkoï ci odkształ Wprowadziñ niezbó dne parametry w oprogramowaniu ukł rejestracji sił i podstawy czasu, tj.: adu y a. parametry gł owicy pomiarowej, b. pró dkoï przesuwu trawersy, c. dł ugoï odcinka pomiarowego próbki, d. pole przekroju poprzecznego próbki. Uruchomiñ ukł rejestrujð cy w komputerze. ad Uruchomiñ ruch trawersy na panelu sterowania maszyny. Od tej chwili rozpoczyna sió wł ciwy aï pomiar, a rejestrowane dane zostanð wykorzystane do obliczeö . Po zerwaniu próbki wył c zyñ ruch trawersy oraz rejestracjó pomiar. W przypadku, gdy próbka nie zostanie zerwana ale osið gnió ty zostanie skraj zakresu ruchu trawersy maszyna wytrzymał ciowa oï zastopowana zostanie przez ukł zabezpieczenia (zderzaki). ad Zapisañ dane i wykonañ obliczenia.
éèí âåäëåë !0¢ì(!%&%$ê é!娦¤¢ß èâ ç æ ä ãâá à Dñ
Dñ
ï ¨
Dñ
8
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad d. napr enie przy danym odkształ ceniu, e. odkształ cenie trwał e, f. moduł , g. zakres plateau elastyczno ci h. itp. Wykona$ statystyczn ocen wyników bada% , u! ywaj c odpowiednich dla ilo ci przypadków estymatorów. Skomentowa$ sposób przeprowadzenia badania zwracaj c szczególn uwag na ódł bł dów i ra rozrzutów wyników. Krótko skomentowa$ wynik badania w odniesieniu do wyników uzyskanych dla innych tworzyw, znanych z do wiadcze% wł asnych lub literatury. Oceni$ przydatno badanego tworzywa w praktyce in! ynierskiej.
4. 5. 6.
5. Literatura
1. 2. 3. 4. 5. 6. PN-EN ISO 527-1 PN-EN ISO 527-2 PN-EN ISO 527-3 PN-ISO 37 Z.Dyl g, A.Jakubowicz, Z.Orł , Wytrzymał materiał tom I, WNT 1996 o o ów a D.Jaroszy% ska, R. Gaczy% ski, B. Felczak, Metody bada% wł ciwo ci fizycznych gumy, WNT 1978
Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci ganiu o
&
¦¤ üÿþ©ÿ© §!%%¨ ¦§¥£¡ÿ¨¦¤¢ù ¤ü ¢ þ ýüû ú '$ '$ #!
! "
9
16 Oznaczanie cech wytrzymałościowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozciąganiu
Instytut In1 ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych
Oznaczanie cech wytrzymało4 ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci5 ganiu
1. Cel wiczenia
Celem iw czenia jest zapoznanie si8 z charakterem przebiegów zale9 no2 ci napr8 enia od odkształcenia podczas badania jednoosiowego rozci3 gania ró9 nych typów materiałów polimerowych oraz oznaczenie ich parametrów wytrzymało2 ciowych.
2. Okre@ lenie podstawowych zagadnieA
Badanie jednoosiowego rozci3 gania jest najbardziej podstawow3 metod3 stosowan3 do oznaczania wła2 ciwo2 ci mechanicznych materiałów. W badaniach materiałowych ogólnie stosuje si8 ró9 norakie próbki maj3 ce posta7 pr8 tów lub beleczek o przekrojach okr3 głych lub prostok3 tnych, najcz8 ciej zaopatrzone na koB cach w uchwyty pozwalaj3 ce na dobre zamocowanie próbki w maszynie wytrzymało2 ciowej. W szczególnych przypadkach badaB prowadzonych na gotowych wyrobach, lub próbkach uzyskanych poprzez pobranie z gotowych wyrobów, próbki mog3 mie7 inne kształty. Kształt próbki musi w ogólno2 ci umo9 liwia7 dokonanie pomiaru jej odkształcenia podczas badania oraz uchwycenie próbki w maszynie wytrzymało2 ciowej. Maszyny wytrzymało2 ciowe Do pomiarów wła2 ciwo2 ci mechanicznych materiałów stosuje si8 maszyny wytrzymało2 ciowe o cz8 sto znacznie ró9 ni3 cych si8 od siebie konstrukcjach, rozwi3 zaniach technicznych i zasadach działania układu pomiarowego, a przede wszystkim rozmiarach i zakresach pomiarowych. Ponadto na rynku istnieje wiele urz3 dzeB przeznaczonych do specyficznych zastosowaB . Tym niemniej w przewa9 aj3 cej cz8 ci maszyny u9 ytkowane w laboratoriach nale9 do grupy uniwersalnych maszyn wytrzymało2 ciowych, umo9 liwiaj3 cych badania materiałów przy ró9 nych typach odkształceB , najcz8 ciej jednoosiowym rozci3 ganiu, c iskaniu i zginaniu, czasem dodatkowo dwuosiowym rozci3 ganiu i skr8 caniu. Ilo2 i rodzaj typów odkształceB mo9 liwych do badania na danej maszynie zale9 y najcz8 ciej od dost8 pno2 ci i posiadania odpowiednich uzupełniaj3 cych elementów monta9 owych, takich jak uchwyty lub urz3 dzenia zmiany kierunku ruchu. Mo9 liwo2 ci bramowej maszyny wytrzymało2 ciowej charakteryzuj3 przede wszystkim trzy cechy: maksymalne dopuszczalne siły jakie mo9 e przenie2 brama i trawersa, maksymalna droga jak3 mo9 e przeby7 trawersa oraz maksymalna pr8 dko2 poruszania si8 trawersy. Cechy te decyduj3 o przydatno2 ci maszyny do konkretnych celów. Niemniej istotna jest kwestia mo9 liwo2 ci programowania i sterowania maszyn3 i urz3 dzeniami dodatkowymi oraz mo9 liwo2 ci zapisu mierzonych danych. Wi8 kszo2 maszyn uniwersalnych posiada ubowy nap8 d trawersy. Rozwi3 zanie to pozwala na r precyzyjne sterowanie pr8 dko2 ci3 , niemniej jednak powa9 nie ogranicza maksymalne warto2 ci tej pr8 dko2 ci i szybko2 zmiany kierunku. Maszyny o nap8 dzie hydraulicznym tłokowym s3 pozbawione tej wady i nadaj3 si8 do prowadzenia badaB dynamicznych. Cz8 sto niezmiernie przydatnym urz3 dzeniem dodatkowym w maszynach wytrzymało2 ciowych jest komora termiczna lub klimatyczna. Pomiar siły Najcz8 ciej obecnie spotykan3 metod3 pomiaru siły podczas badania na maszynie wytrzymało2 ciow3 jest pomiar za pomoc3 głowicy tensometrycznej. Budowy tego typu głowic s3 skomplikowane, a w ogólno2 ci pomiar siły polega na mierzeniu spr8 ystych odkształceB wewn8 trznych elementów głowicy za pomoc3 odpowiednio umieszczonych i skompensowanych tensometrów elektrycznych. Ka9 d3 głowic8 charakteryzuj3 przede wszystkim dwa parametry: maksymalna warto2 mierzonej siły oraz dokładno2 pomiaru. Zazwyczaj zwi8 kszenie zakresu warto2 ci mierzonej siły poci3 ga za sob3 zmniejszenie dokładno2 ci pomiaru. Głowice s3 osobnym podzespołem, zazwyczaj zamocowanym w maszynie w sposób umo9 liwiaj3 cy ich szybk3 i łatw3 wymian8 . Szybka wymiana Oznaczanie cech wytrzymało2 ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci3 ganiu
D7
2¨ 2 ¨
¨ 9
!0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢ ) ¥©## ¥ © §¥£ ¡ ¨ 9 C3 D7 D7 2 D7 2 D7
2¨
7
2 ¨
D7
D7
6
2 ¨
1
Instytut In` ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad gł owic umoc liwia zatem szybkb zmiand zakresu i dokł adnoa ci pomiaru. W starszych typach maszyn powszechnym rozwib zaniem ukł adu pomiaru sił był wahadł y owy mechanizm grawitacyjny. W mechanizmie tym zmiand zakresu pomiarowego dokonuje sid poprzez wymiand lub dodawanie obcib ników. Pomiar odkształ cenia Pomiar odkształ cenia próbki w uniwersalnych maszynach wytrzymał ciowych jest trudny i oa czd sto dokonywany jest w sposób obarczajb cy wynik badania duc ym bł d em. Najbardziej podstawowb i najtaf szb metodb nie wymagajb cb posiadania kosztownego wyposac enia dodatkowego jest pomiar drogi przebytej przez trawersd maszyny podczas badania. Metoda ta pozwala jednak tylko na bardzo zgrubne okrea lenie odkształ cenia próbki, gdyc oprócz odkształ cenia samego wł ciwego odcinka aa pomiarowego sumuje takc e odkształ cenia pozostał czd ci próbki – w tym przede wszystkim ych uchwytów dla próbek znormalizowanych – oraz zmiany poł enia zwib zane z wysuwaniem sid próbki z oc uchwytów maszyny zakł adajb c, e skł adowe te sb pomijalnie mał Tym niemniej w wid kszoa ci e. przypadków zał enie takie jest bł dne. W dokł oc adnych pomiarach odkształ cenia absolutnie konieczne jest stosowanie dodatkowych urzb dzef – ekstensometrów. Istnieje wiele typów ekstensometrów róc nib cych sid przeznaczeniem i zasadb dział ania. W badaniach mechanicznych tworzyw sztucznych stosuje sid w zalec noa ci od celu eksperymentu i rodzaju badanego materiał ekstensometry mał lub u ych duc ych odkształ . Ekstensometry mechaniczne zawsze posiadajb dwie szczd ki, zapewniajb ce cef minimalnb powierzchnid styku z próbka i sł ce do uchwycenia kof ców odcinka pomiarowego próbki. uc Od tej chwili rejestrowane sb zmiany dł ci odcinka próbki pomid dzy szczd kami ekstensometru i na ugoa tej podstawie obliczane sb odkształ cenia. Niekiedy stosuje sid kilka ekstensometrów równoczea nie, przy czym kac de z urzb dzef mierzy zmiany dł ci w innej osi. Moc na w ten sposób wyznaczyg na ugoa u cania. przykł współ ad czynniki Poisson’a, czy zmiand objd toa ci materiał podczas odkształ Ekstensometry mał odkształ to z reguł profile na których kof cu sztywno zamocowane sb ych cef y ywem zmiany geometrii ukł w czasie pomiaru pojawiajb sid naprd enia adu szczd ki, a w których pod wpł zginajb ce. Naprd enia te mierzone sb bb dh za pomocb piezoelementu bb dh tensometrycznie. Dokł adnoa tego typu urzb dzef jest z reguł bardzo duc a. Ekstensometry te stosuje sid przy badaniach y tworzyw o mał odkształ ym ceniu przy zerwaniu lub przy pomiarze w mał zakresie odkształ , np. w ym cef celu zmierzenia moduł tworzywa. Dla elastomerów i tworzyw o duc ym wydł eniu do zerwania u uc konieczne jest uc ywanie ekstensometrów duc ych odkształ . Szczd ki ekstensometrów duc ych cef odkształ mogb poruszag sid niezalec nie od siebie i prowadzone sb po sztywnym i umocowanym cef sztywno w maszynie torze – najczd ciej prd cie. Linkowy mechanizm przekazuje ruch do elektromechanicznego ukł pomiarowego. Dokł adu adnoa ekstensometru duc ych odkształ , jest z cef reguł mał – 1% lub wid cej. y a Ponadto istniejb optyczne, bezkontaktowe urzb dzenia ekstensometryczne Z zastosowaniem ekstensometrów wib e sid szereg zagadnief technicznych, jak poa lizg ajb adnoa czd ci szczd k po powierzchni próbki, obecnoa dodatkowych siłdział cych na próbkd , bezwł mechanicznych, wielkoa pola styku z próbkb i powid kszanie sid pierwotnej powierzchni styku podczas odkształ cania. Z drugiej jednak strony dzid ki ekstensometrom eliminowane sb o wiele bardziej znaczb ce zjawiska deformacji i przemieszczania uchwytów próbek podczas badania. Uc ycie ekstensometrów pozwala uzyskag dokł adniejszy zapis przebiegu zalec noa ci naprd ef od odkształ nic zapis uzyskany cef z trawersy maszyny, a w przypadku odkształ w osiach prostopadł do osi dział cef ych ania maszyny jest jedynym technicznym odkiem uzyskania tego zapisu. r Próbki do badaf Próbki uc ywane do badaf wł ciwoa ci mechanicznych materiał przy jednoosiowym aa u rozcib ganiu okrea lone sb normami dla wid kszoa ci typów materiał ów. Dla tworzyw metalicznych stosowane sb próbki o przekrojach okrb gł i prostokb tnym, z uchwytami lub bez. Dla tworzyw ym sztucznych stosowane sb o przekroju prostokb tnym o geometrii uchwytów i wymiarach zalec nych od tworzywa, tzn. termoplastów i tworzyw sieciujb cych o wysokim module lub elastomerów i elastomerów
Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozcib ganiu oa
¨ Dg a
c ¨
UTY HQPWQW !0¢X(!%&%$V U!Q¨¦¤¢E TH S R P IHG F d ¨ c ¨ a Dg ec bC ¨ a Dg d c Dg a
c ¨
Dg
ec
2
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad termoplastycznych wykazuj cych elastyczno kauczukow . Nale y zapozna si z geometri przeznaczeniem poszczególnych typów próbek poprzez zapoznanie si z tre ci nast puj cych norm: PN-EN ISO 527-1 PN-EN ISO 527-2 PN-EN ISO 527-3 PN-ISO 37 Zastosowanie metody jednoosiowego rozci gania Ze wzgl du na prostot przeprowadzenia eksperymentu jednoosiowego rozci gania, oraz na rachunkow ł atwo obliczania z danych eksperymentalnych wielko ci fizycznych charakteryzuj cych materiał badanie to jest najszerzej stosowane dla okre lenia w pierwszym przybli eniu cech materiał i , u dostarczenia wielko ci charakterystycznych pozwalaj cych na dokonanie porówna z innymi materiał lub sklasyfikowanie. Nale y jednak zaznaczy . e pozorna ł ami atwo uzyskania tych wielko ci wi e si z przyj ciem szeregu uproszcze i zaakceptowaniem niedokł adno ci. Tym niemniej w praktyce in ynierskiej dla najbardziej ogólnego scharakteryzowania lub dla celów doboru materiał do u zastosowa w pierwszej kolejno ci rozwa a si najcz ciej wielko ci mo liwe do uzyskania w próbie rozci gania. Obszerne zasoby tych danych w literaturze zapewniaj pewien zbiór odniesienia niezb dny dla kwalifikowania przedmiotu bada lub doboru materiał dla zastosowa . W próbie statycznego u jednoosiowego rozci gania materiał polimerowego wyznaczy mo na nast puj ce wielko ci u oznaczone na krzywych rozci gania na rysunku 1:
B B y
a
b
y B
c e d
B x
M
Rys. 1. Wielko ci wyznaczane podczas próby statycznego jednoosiowego rozci gania materiał ów polimerowych. (Za PN-EN ISO 527-1:1996). Schematyczne krzywe odpowiadaj odpowiednio materiał a) tworzywa kruche, b) i c) tworzywa wykazuj ce granica plastyczno ci, c) tworzywa nie om: wykazuj ce granicy plastyczno ci, d) elastomery.
Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci ganiu o
¨
¨
i.
Granica plastyczno ci y (MPa) – pierwsze napr enie, przy którym wzrost wydł enia u nie powoduje przyrostu napr enia.
MM
M
12
By
y
x%
B
B
2
1
B M
D
yx rutu !0¢(!%&%$ y!u¨¦¤¢i xr w v t srq p D D
e
M M
M
M
3
Instytut Inr ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad UWAGA: Dla wielu materiał polimerowych zjawiska odkształ ów cania plastycznego i spru ystego zachodzt równoczes nie w niepomijalnej skali równiev poniv ej granicy plastycznos ci. Zatem granica ta ma charakter bardziej umowny niv jej odpowiednik dla materiał metalicznych. Jej wartos mov e istotnie zalev ew od pru dkos ci odkształ ów cania.
iii.
Napru enie rozcit gajt ce przy x % odkształ cenia (MPa) – w przypadku sporzt dzania wykresu zalev nos ci napru enie-odkształ cenie jest odczytywalne z tego wykresu dla dowolnej wartos ci odkształ cenia. Wydł enie wzglu dne przy granicy plastycznos ci y. uv Wydł enie wzglu dne przy zerwaniu y. uv
UWAGA: Wyznaczanie moduł wykonuje siu wył c znie wtedy, gdy ma on sens fizyczny u dla danego materiał Materiał musi wykazywaw zachowanie przynajmniej zgrubnie u. zgodne z prawem Hooke’a. Nie ma fizycznego sensu wyznaczaw moduł np. dla u elastomerów. Nie ma równiev sensu wyznaczaw moduł jev eli materiał wykazuje u, wahania lub inne nieprawidł owos ci przebiegu zalev nos ci -| w podanym wyv ej zakresie odkształ . W celu zrozumienia problemu proszu zapoznaw siu z definicjt moduł cez u wedł prawa Hooke’a. ug Dla wyrav enia wydł enia materiał czu sto zamiennie stosuje siu uv u cenia . Wielkos ci te definiuje siu jako: wzglu dnego i odkształ
wielkos ci wydł enia uv
Obie wielkos ci st zatem bezwymiarowe, a wit e je zalev nos :
ε = λ −1.
Odkształ cenie podawane jako jest w praktyce czu ciej stosowane w obliczeniach wł ciwos ci as mechanicznych tworzyw polimerowych. Ze wzglu du na to, e wartos ci liczbowe tych wielkos ci róv nit siu dokł adnie o 1 (wzglu dnie 100%) nalev y zwracaw szczególnt uwagu która z nich jest stosowana. Mogt siu one okazaw szczególnie mylt ce przy badaniach wł ciwos ci elastomerów, gdzie odkształ as cenia wzglu dne osit gajt 600 – 700 %. Istotny wpł na mierzone wartos ci zarówno charakterystycznych odkształ jak i napru ez ma yw cez pru dkos odkształ cania materiał Z zalecanymi pru dkos ciami badania nalev y zapoznaw siu w wyv ej u. ów cytowanych normach. St one róv ne dla róv nych typów materiał polimerowych. W ogólnos ci przyjt mov na, e dla wysokomoduł owych tworzyw sztucznych, których odkształ cenia przy zerwaniu st mał e, e. ych zalecane pru dkos ci st równiev mał Dla tworzyw o wzglu dnie mał wartos ciach napru ez i duv ych odkształ ceniach zaleca siu duv e pru dkos ci odkształ cania. Normy podajt zalecane wartos ci pru dkos ci w Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozcit ganiu os
ew
v ¨
¨ v
ε=
λ=
Dw
v ¨ s
ev
}
~
∆l l1 − l0 m − m = , =1 l0 l0 m
l1 m , =1 . l0 m
x¨ v
y
{
y
t
y
}
v ¨
vii.
Modułspru ystos ci przy rozcit ganiu obliczany jako stosunek róv nicy napru ez 2 –x 1 cez 2 –y 1 o umownej wartos ci 1=0,0005 oraz 2=0,0025. Moduł do róv nicy odkształ posiada wymiar megapaskala.
y
¨ v
vi.
Wydł enie wzglu dne przy maksymalnym napru eniu rozcit gajt cym uv
y
v.
y
iv.
¨ v x
v¨ v ¨
ii.
Napru enie przy zerwaniu
mlq fihoio !0¢p(!%&%$n m!i¨¦¤¢ lf k j h gfe d
B
(MPa).
Dw
v¨
M.
y
v
Dw
4
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad mm/min dla znormalizowanych próbek o okre lonej dł ci odcinka pomiarowego. Przy stosowaniu ugo próbek nieznormalizowanych, lub porównywaniu wyników uzyskanych dla próbek o ró nych wymiarach, absolutnie niezb dne jest przeliczenie pr dko ci odkształ cania w mm/min na pr dko o wymiarze 1/min któr uzyskuje si jako warto / t lub / t. Mo na oczywi cie poda j tak e w %/min.
3. Metoda wykonania badania
3.1. Rejestracja przebiegu krzywej zale¢ no£ ci napr¤ enia od odkształ cenia dla wybranych tworzyw sztucznych z rejestracj¦ sił z gł y owicy tensometrycznej. Obliczanie warto£ ci charakterystycznych wielko£ ci.
3.1.1. Zakres stosowania metody Metoda ta stosowana jest dla tworzyw sztucznych i tworzyw sztucznych wzmocnionych. Przydatna jest przede wszystkim dla mał zakresów odkształ i tworzyw o stosunkowo wysokim ych ce§ module. 3.1.2. Opis metody cenia w formie Badanie polega na rejestracji przebiegu zale no ci napr enia od odkształ kolumn danych uzyskanych bezpo rednio z maszyny i ukł pomiarowego, tj. czasu, s, oraz sił N. adu y, G sto rejestrowanych danych zale na jest od zadanej cz stotliwo ci próbkowania przez urz dzenie rejestruj ce. Zebrane dane pozwalaj na obliczenie wielko ci charakterystycznych dla materiał z u, dokł adno ci zale n od dokł adno ci poszczególnych podzespoł i urz dze§ maszyny, bł d ów ów statystycznych i odst pstwa od zał onych uproszcze§ oraz od g sto ci danych. o Po umieszczeniu próbki w pneumatycznych uchwytach maszyny rozpocz ta zostaje rejestracja y owice tensometryczn (faktycznie jest to pomiar oporu elektrycznego warto ci sił mierzonej przez gł zapoznaj si z zasada dział ania ukł adów tensometrycznych), a natychmiast po tym uruchomiony zostaje ruch trawersy maszyny. Pr dko odkształ cania wybiera si poprzez dobór odpowiednich kół z batych w przekł maszyny. Znaj c pr dko trawersy maszyny w vmasz mm/min i dł adni ugo odcinka cania: pomiarowego l0 , mm, mo na obliczy pr dko odkształ mm ν masz min = 1 , ν odkszt . = (3.1) l0 mm min yn Znaj c pr dko trawersy maszyny w vmasz mm/min, czas t, s, jaki upł ł od chwili uruchomienia trawersy i dł ugo odcinka pomiarowego l0 , mm, mo na obliczy drog przebyt trawers maszyny s, mm, oraz wydł enie wzgl dne b dª odkształ u cenie próbki: t mm s mm s = ν masz ⋅ , ⋅= ⋅ min = mm , (3.2) 60 min 60 min zatem: mm ⋅s l1 l0 + s ν masz ⋅ t min = mm ⋅ min = 1 , λ= = = 1+ , (3.3) l0 l0 l0 ⋅ 60 mm ⋅ 60 min ⋅ mm oraz: mm ⋅s ν masz ⋅ t ν masz ⋅ t mm ⋅ min ε = λ −1 = 1 + −1 = , min = = 1. (3.4) l0 ⋅ 60 l0 ⋅ 60 mm ⋅ 60 min ⋅ mm ych ce§ ów Nale y zaznaczy , e dla mał odkształ i w szczególno ci próbek z materiał o wysokim module, zakł si , e odkształ ada ceniu ulega jedynie odcinek pomiarowy próbki, jako ze jego pole przekroju jest kilkakrotnie mniejsze, ni pole przekrojów cz ci uchwytowych. Tym niemniej dla Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci ganiu o
¨
D
D
!0¢(!%&%$ !¨¦¤¢ « ¨ ¥ ¢ ¨ © ¡ D D D ( D D D
D
5
Instytut In» ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad wi¾ kszo¼ ci tworzyw sztucznych zał enie takie jest bardzo odległ od rzeczywistych zjawisk, przez co o¿ e odkształ cenia obliczone jak wy¿ ej traktowaÀ mo¿ na jedynie jako przybli¿ enie. W szczególnym przypadku tworzyw podlegaj½ cych du¿ ym odkształ ceniom, zarówno nie uchwycone jak i uchwycone cz¾ ci uchwytów próbek podlegaj½ znacznym odkształ ceniom we wszystkich kierunkach, w tym w osi rozci½ gania, przez co ich udziałw cał kowitej drodze trawersy jest du¿ y. Matematyczne wyeliminowanie tego typu bł dów wymaga zał eÁ upraszczaj½ cych opis zjawisk i jest specyficzne dla geometrii próbki o¿ oraz jej uchwycenia w badaniu. Ze wzgl¾ du na skomplikowanie problem jest tu pomini¾ ty. Znaj½ c warto¼ ci siłw odpowiednich punktach, F, N, wymiary poprzeczne próbki mo¿ na obliczyÀ pocz½ tkowe pole interesuj½ cego przekroju d0, mm2, a nast¾ pnie warto¼ ci napr¾ eÁ nominalnych nom, MPa, w poszczególnych punktach. Przykł adowo dla próbki o przekroju prostok½ tnym o wymiarach a, mm i b, mm: d 0 = a ⋅ b, mm ⋅ mm = mm 2 , (3.5) napr¾ enie nominalne wynosi zatem: F N σ nom = , = MPa . (3.6) d 0 mm 2 W celu wyznaczenia napr¾ eÁ rzeczywistych niezb¾ dna jest znajomo¼ współ czynnika Poisson’a, , dla danego tworzywa. Jego warto¼ dla tworzyw sztucznych waha si¾ w szerokich granicach warto¼ ci 0,3 do 0,5. Tym niemniej nawet jego znajomo¼ dla specyficznego badanego materiał nie gwarantuje mo¿ liwo¼ ci dokł u adnego wyznaczenia napr¾ enia w danym przekroju, gdy¿ przew¾ enie próbek jest w praktyce ró¿ ne w ró¿ nych przekrojach o tej samej wielko¼ ci pocz½ tkowej, zale¿ nie od poł enia przekroju na dł ci próbki. Dodatkowa trudno¼ ci½ mo¿ e byÀ fakt, e o¿ ugo¼ współ czynniki Poisson’a dla materiał polimerowych s½ trudnodost¾ pne w literaturze. W praktyce tylko ów u¿ ycie odpowiedniego zestawu ekstensometrów pracuj½ cych w pł aszczyÄ nie prostopadł do osi ej wydł enia pozwala okre¼ liÀ faktyczne zmiany danego przekroju i w zwi½ zku z tym wyst¾ puj½ ce w nim u¿ napr¾ enia. Niemniej jednak nie ma gwarancji, e wł nie w mierzonym przekroju pojawi si¾ najwy¿ sze a¼ napr¾ enie (które jest z reguł interesuj½ ce dla badaj½ cego), a zatem i e pomiar pozwoli wyznaczyÀ y faktyczne maksymalne wł ciwo¼ ci materiał Istnieje uproszczona metoda okre¼ lania napr¾ eÁ a¼ u. rzeczywistych podczas jednoosiowego rozci½ gania tworzyw sztucznych. Opiera si¾ ona na przyj¾ ciu zał enia stał ci obj¾ to¼ ci tworzywa podczas odkształ o¿ o¼ cania. Zał enie to speł o¿ nione jest z bardzo du¿ dokł adno¼ ci½ np. dla gumy, jednak jest mniej zgodne z do¼ wiadczeniem dla tworzyw w których podczas odkształ cania mog½ nast¾ powaÀ zmiany strukturalne. Przykł adowo napr¾ enia mechaniczne mog½ wywoł zmian¾ ilo¼ ci fazy krystalicznej, co niechybnie prowadzi do zmiany obj¾ to¼ ci tworzywa. aÀ Równie¿ materiał o wysokim współ y czynniku rozszerzalno¼ ci cieplnej b¾ d½ wykazywaÀ zmiany obj¾ to¼ ci pod wpł ywem ciepł wydzielonego podczas rozci½ gania. Je¼ li jednak postulat stał ci a o¼ obj¾ to¼ ci mo¿ e byÀ przyj¾ ty z mał bł d em, wówczas obj¾ to¼ fragmentu materiał o jednostkowych ym u wymiarach V, mm3, b¾ dzie podczas rozci½ gania niezmiennie wynosiÀ : λ1λ2 λ3 = V = 1 , mm ⋅ mm ⋅ mm = mm 3 (3.7) zakł adaj½ c, e materiałzachowuje si¾ izotropowo podczas jednoosiowego rozci½ gania: λ 2 = λ3 (3.8) otrzymuje si¾ z (3.7) i (3.8): 1 λ1 = 2 . (3.9)
λ2
Przy jednoosiowym rozci½ ganiu odkształ ceniu próbki fragment przekroju poprzecznego o jednostkowych wymiarach b¾ dzie miałzatem w zgodzie z omawianym zał eniem jednakowe wymiar 2 o¿ w kierunku ka¿ dej osi w pł aszczyÄ nie przekroju. Jego pole powierzchni wyniesie zatem: 2 d1 = λ2 , mm ⋅ mm = mm 2 . (3.10) Napr¾ enie rzeczywiste w próbce rzecz, MPa, uzyskamy zatem zamieniaj½ c d0 we wzorze (3.6) na d1: Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci½ ganiu o¼
Ž
Æ
¿
¨ ¿
Â
DÀ
¨ ¿
C½¿
¶µº ¯²±¸²¸ !0¢¹(!%&%$· ¶!²¨¦¤¢¬ µ¯ ´ ³ ± °¯® ¨ ¿ ¿ DÀ ¨ ¿ DÀ DÀ ¿ ¾ ¿ ¨ Â
¿
¾
Ã
¿ ¨
¿ ¨
¿ ¨
¿¨ ¿ ¨
¼ ¨
6
Instytut InÖ ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
F N , = MPa (3.11) d1 mm 2 korzystajØ c z zaleÙ no× ci (3.8) do (3.10): FF N σ rzecz = = 2 = F ⋅ λ1 , ⋅1 = MPa (3.12) d1 λ2 mm 2 NaleÙ y zaznaczyÚ , e warto× ci róÙ nych naprÛ eÜ podawane w literaturze dla tworzyw sztucznych (jak np. wytrzymał na zerwanie) to w przewaÙ ajØ cej czÛ ci naprÛ enia nominalne, a nie rzeczywiste. o× Moduł tam gdzie ma to sens fizyczny, wyznacza siÛ zgodnie z zaleceniem wg norm, y, cytowanym we wstÛ pie teoretycznym niniejszej instrukcji.
σ rzecz =
3.1.3. PrzyrzÝ d pomiarowy Maszyny wytrzymał ciowe dostÛ pne w Zakł o× adzie Tworzyw Polimerowych Instytutu InÙ ynierii Materiał owej PS naleÙ do grupy maszyn uniwersalnych. SØ to urzØ dzenia o konstrukcji bramowej. Pomiar sił dokonywany jest za pomocØ gł y owicy tensometrycznej w urzØ dzeniu nowszego typu i na zasadzie grawitacyjnej w urzØ dzeniu starszym. UrzØ dzenie Instron 1112 jest wyposaÙ one w pneumatycznie zamykane uchwyty próbek, co jest szczególnie przydatne dla tworzyw polimerowych ulegajØ cych duÙ ym odkształ ceniom w czasie badania. SzczÛ ki pneumatyczne zapewniajØ stał sił zacisku w trakcie wykonywania pomiaru gdyÙ mogØ skutecznie kompensowaÚ zmniejszenie wymiaru poprzecznego uchwytów próbki. Odczyt pomiaru z gł owicy tensometrycznej dokonywany jest za pomocØ urzØ dzenia elektronicznego, a zapis dokonywany jest w komputerze. Komputer wykre× la w czasie rzeczywistym danØ zaleÙ no× na podstawie zadanych parametrów. Sterowanie maszynØ wytrzymał ciowØ odbywa siÛ rÛ cznie przy uÙ yciu panelu o× sterowania. Wydł enie próbki obliczane jest przez komputer z podstawy czasu pomiaru przy znanej uÙ nastawionej prÛ dko× ci ruchy trawersy. W urzØ dzeniu wahadł owym WPM ZDM 2,5/91 pomiar sił dokonywany jest poprzez pomiar y wychylenia wahadł poł c zonego z próbkØ poprzez uchwyt i szereg dzwigni, a rejestracja sił odbywa a y siÛ w dÞ wigniowym urzØ dzeniu samopiszØ cym na papierze. Pomiar odkształ cenia realizowany jest poprzez pomiar drogi przebytej przez trawersÛ i rejestrowany jest przez urzØ dzenie samopiszØ ce poł c zone z trawersØ systemem linek i dÞ wigni. Oba opisywane urzØ dzenia napÛ dzane sØ silnikami elektrycznymi, trawersa wprawiana jest w nich w ruch mechanizmem ubowym. O ile w urzØ dzeniu WPM ZDM 2,5/91 moÙ liwa jest pł r ynna regulacja prÛ dko× ci w zakresie 1 do 25 mm/min, to urzØ dzenie Instron 1112 posiada jedynie moÙ liwo× poruszania siÛ tylko z okre× lonymi prÛ dko× ciami. Pozwala ona zatem na zastosowanie prÛ dko× ci znormalizowanych w mm/min, jedynie dla znormalizowanych dł ci odcinków pomiarowych. ZaletØ ugo× tej maszyny jest jednak moÙ liwo× osiØ gania duÙ ych prÛ dko× ci trawersy do 1000 mm/min, dziÛ ki czemu moÙ e byÚ ono stosowane do badaÜ materiał elastomerowych. ów 3.1.4. Wykonanie pomiaru na Instron 1112 1. WybraÚ najmniej 3 próbki do badaÜ danego materiał u. 2. Wzrokowo sprawdziÚ brak wystÛ powania wad kształ i materiał w wybranych próbkach, w tym w tu u szczególno× ci: a. duÙ e wady kształ typu zgiÛ cie lub skrÛ cenie cał próbki, tu, ej b. mniejsze lub usuwalne wady kształ jak niedolewy, grat, karby tu, c. wady przetwórcze, jak zapadniÛ cia, pÛ cherze gazowe, wtrØ cenia, rozwarstwienia, widoczne linie zimnych zgrzewów, u kniecie, nierównomierno× barwy, d. wyglØ d materiał tj. przebarwienia, przypalenia, zÙ ół e. obecno× usuwalnych zabrudzeÜ i il skich nalotów na powierzchni próbki. Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozciØ ganiu o×
DÚ
DÚ
DÚ
ÑÐÕ ÊÍÌÓÍÓ !0¢Ô(!%&%$Ò Ñ!ͨ¦¤¢Ç ÐÊ Ï Î Ì ËÊÉ È CØÙ ¨ Ù × ¨ Ù ÛØ × DÚ × Ø CØ Ù
DÚ
DÚ
Ø
7
Instytut Inî ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad
4.
5.
6. 7. 8. 9. 10.
11. 12. 13. 14.
4. Opracowanie wyników
Wyniki badania opracowañ naleò y z godnie z normami cytowanymi w czó ci teoretycznej niniejszej instrukcji odpowiednio do badanego materiał u. 1. Potraktowañ obowið zujð ce normy jako nadrzó dne zalecenie, tym niemniej tam, gdzie jest to niezbó dne uzupeł opracowanie wyników o wł niañ asne metody opisu zjawisk, jeï li wydajð sió one bardziej adekwatne dla danego materiał u. 2. Sporzð dziñ wykresy zaleò noï ci napró enia od odkształ cenia ( lub ) i napró enia od czasu. 3. Obliczyñ wszystkie odpowiednie dla materiał wielkoï ci charakterystyczne i tylko tam gdzie ma to u sens fizyczny, tj.: a. wytrzymał na zerwanie, oï b. wydł enie do zerwania, uò c. granicó plastycznoï ci, Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozcið ganiu oï
ò ¨
¨ ï
¨ ò
ø÷
eñ
Cðò
ï
¨ ò
ò
ð
ñe
3.
W razie potrzeby wymieniñ próbki na inny egzemplarz. Ostroò nie usunð usuwalne wady – oczyï ciñ próbki, usunð nadmierne graty nie powodujð c powstania karbów. Dokonañ pomiaru wymiarów poprzecznych odcinka pomiarowego za pomocð suwmiarki, zapisañ wymiary i obliczyñ pole przekroju (ï rednie). Pomiary wykonañ co najmniej trzykrotnie na kaò dym z wymiarów poprzecznych pojedynczej próbki i uï redniñ lub zdecydowañ o wartoï ci najbliò szej rzeczywistej zgodnie z rozsð dkiem. Przy materiał mió kkich zwróciñ SZCZEGÓLNô uwagó na ach delikatne posł ugiwanie sió przyrzð dem pomiarowym tak, by nie powodowañ zgniatania materiał u podczas pomiaru (fał szowanie wyniku). Zwróciñ równieò uwagó na obecne graty i NIE mierzyñ próbki w miejscu wystó powania gratu. Umieï ciñ próbkó w jednej z pneumatycznych uchwytów mocujð cych i za pomocð dõ wigienki uruchomiñ zamykanie szczó k. UWAGA: wł enie, równieò przypadkowe, palca pomió dzy szczó ki oò moò e skutkowañ powaò nym urazem! Próbkó naleò y umieï ciñ tak, by jej wzdł na oï jak najlepiej uò pokrywał sió z kierunkiem przesuwu trawersy. Próbka musi byñ uchwycona na moò liwie duò ej a powierzchni, jednak w taki sposób, e by nie dotykał odcinka pomiarowego, i był oddalona od a a niego o dystans pozwalajð cy na minimalizacjó efektów brzegowych rozkł napró eö podczas adu badania. Ustawiñ zderzaki zabezpieczajð ce maszyny tak, by nie przeszkadzał w wykonaniu badania i y chronił czó ci maszyny znajdujð ce sió w iw etle bramy przed zderzeniem z trawersð . y Ustawiñ pozycjó drugiej ze szczó k w taki sposób, by po zamknió ciu uchwycił drugi, swobodny a uchwyt próbki, przestrzegajð c zasad z punktu 5. Dobrañ gł owicó pomiarowð odpowiednio do spodziewanego zakresu mierzonych siłi wymaganej dokł adnoï ci. Dobrañ koł zó bate przekł a adni maszyny odpowiednio do danej pró dkoï ci ruchu trawersy lub cania. pró dkoï ci odkształ Wprowadziñ niezbó dne parametry w oprogramowaniu ukł rejestracji sił i podstawy czasu, tj.: adu y a. parametry gł owicy pomiarowej, b. pró dkoï przesuwu trawersy, c. dł ugoï odcinka pomiarowego próbki, d. pole przekroju poprzecznego próbki. Uruchomiñ ukł rejestrujð cy w komputerze. ad Uruchomiñ ruch trawersy na panelu sterowania maszyny. Od tej chwili rozpoczyna sió wł ciwy aï pomiar, a rejestrowane dane zostanð wykorzystane do obliczeö . Po zerwaniu próbki wył c zyñ ruch trawersy oraz rejestracjó pomiar. W przypadku, gdy próbka nie zostanie zerwana ale osið gnió ty zostanie skraj zakresu ruchu trawersy maszyna wytrzymał ciowa oï zastopowana zostanie przez ukł zabezpieczenia (zderzaki). ad Zapisañ dane i wykonañ obliczenia.
éèí âåäëåë !0¢ì(!%&%$ê é!娦¤¢ß èâ ç æ ä ãâá à Dñ
Dñ
ï ¨
Dñ
8
Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad d. napr enie przy danym odkształ ceniu, e. odkształ cenie trwał e, f. moduł , g. zakres plateau elastyczno ci h. itp. Wykona$ statystyczn ocen wyników bada% , u! ywaj c odpowiednich dla ilo ci przypadków estymatorów. Skomentowa$ sposób przeprowadzenia badania zwracaj c szczególn uwag na ódł bł dów i ra rozrzutów wyników. Krótko skomentowa$ wynik badania w odniesieniu do wyników uzyskanych dla innych tworzyw, znanych z do wiadcze% wł asnych lub literatury. Oceni$ przydatno badanego tworzywa w praktyce in! ynierskiej.
4. 5. 6.
5. Literatura
1. 2. 3. 4. 5. 6. PN-EN ISO 527-1 PN-EN ISO 527-2 PN-EN ISO 527-3 PN-ISO 37 Z.Dyl g, A.Jakubowicz, Z.Orł , Wytrzymał materiał tom I, WNT 1996 o o ów a D.Jaroszy% ska, R. Gaczy% ski, B. Felczak, Metody bada% wł ciwo ci fizycznych gumy, WNT 1978
Oznaczanie cech wytrzymał ciowych tworzyw sztucznych przy statycznym rozci ganiu o
&
¦¤ üÿþ©ÿ© §!%%¨ ¦§¥£¡ÿ¨¦¤¢ù ¤ü ¢ þ ýüû ú '$ '$ #!
! "
9
