מרוכבים פלסטיקים מחוזקים סיבים – קביעת תכונות מתיחה

שיטות בדיקת מתיחה לפלסטיק מחוזק בסיבים

פלסטיק מחוזק בסיבים (FRP) היו בשימוש נרחב בחלל, ייצור רכב, בְּנִיָה, ציוד ספורט ושדות אחרים בגלל התכונות המכניות המצוינות שלהם, משקל קל, חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה טובה. אוּלָם, המאפיינים המכניים של FRP תלויים במידה רבה בחוזק ההדבקה הממשקית בין הסיבים הפנימיים שלו לחומר המטריצה ​​ובהתפלגות האוריינטציה של הסיבים. לָכֵן, בדיקת מאפיינים מכניים מדויקים של FRP, במיוחד בדיקות מתיחה, הוא בעל משמעות רבה להערכת מהימנותו ועמידותו ביישומים מעשיים.

1. חשיבות בדיקת מתיחה של פלסטיק מחוזק בסיבים

פלסטיק מחוזק בסיבים נמצא בשימוש נרחב בתחום הרכב, תעופה וחלל, בנייה ותחומים נוספים, והם מועדפים בשל חוזקם הגבוה, משקל קל ועמידות בפני קורוזיה. על מנת להבטיח את איכות החומר הזה, נדרשת בדיקת מתיחה כדי לקבוע את חוזקה, קשיחות וגמישות. תקני בדיקת המתיחה עבור פלסטיק מחוזק בסיבים כוללים בעיקר ASTM D638, ISO 527 ו-GB/T 1040.

2. תקן ASTM D638
ASTM D638 הוא תקן שהונפק על ידי האגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים (ASTM) לבדיקת מתיחה חד-צירית של חומרים פלסטיים. התקן מפרט את הגודל והגיאומטריה של הדגימה, תנאי הבדיקה, שיטות עיבוד נתונים, וכו. צורות הדגימה שצוינו כוללות דגימות סטנדרטיות, דגימות עובי ודגימות צלחת דקה, ונתוני הבדיקה כוללים עומס מרבי והתארכות בשבירה.

3. ISO 527 תֶקֶן
ISO 527 הוא תקן שהונפק על ידי ארגון התקינה הבינלאומי לבדיקות מתיחה של סוגים שונים של חומרים פלסטיים. בהשוואה לתקן ASTM D638, צורת הדגימה של ה-ISO 527 התקן גמיש יותר וניתן להתאמה לפי הצורך. התקן כולל ארבע שיטות בדיקה, אשר ישימים לסוגים שונים של חומרים, כולל פלסטיק, פלסטיק מחוזק בסיבים, סרטים ופלסטיק קשיח.

4. GB/T. 1040 תֶקֶן
GB/T. 1040 הוא תקן לאומי סיני החל על בדיקות מתיחה של חומרים פלסטיים. לעומת ASTM D638 ו-ISO 527 תקנים, תקן זה שונה בשיטות הבדיקה, מספר דגימות, עיבוד נתונים, וכו. לְדוּגמָה, פרמטרים כגון מהירות מתיחה של הדגימה, טמפרטורת הבדיקה והלחות מצוינים בשיטת הבדיקה. באותה שעה, מבחינת עיבוד נתונים, התקן מפרט גם שיטות לחישוב חוזק שבירה והתארכות.

מרוכבים פלסטיים מחוזקים סיבים-קביעת תכונות מתיחה

1. עקרון הזיהוי

עומס מתיחה סטטי מופעל באופן אחיד לאורך הכיוון הצירי של המדגם עד שהדגימה נשברת או מגיעה להתארכות קבועה מראש. במהלך כל התהליך, העומס המופעל על המדגם וההתארכות של המדגם נמדדים כדי לקבוע את מתח המתיחה (מתח תשואה מתיחה, מתח שבר מתיחה או חוזק מתיחה), מודול אלסטי מתיחה, היחס של פויסון, התארכות שבר וציור עקומות מתח-מתח.

2. תקן בדיקה

GBT 1447-2005 שיטת בדיקה לתכונות מתיחה של פלסטיק מחוזק בסיבים

3. פריטי בדיקה

1. מתח מתיחה: היחס בין עומס המתיחה לשטח החתך הראשוני בטווח המידות של המדגם

2. כוח כניעה מתיחה: המתח הראשוני בו המתח עולה אך המתח אינו עולה במהלך בדיקת המתיחה, אשר עשוי להיות נמוך מהמתח המרבי אליו המדגם יכול להגיע.

3. מתח שבר מתיחה: מתח המתיחה שבו הדגימה נשברת במהלך בדיקת המתיחה.

4. חוזק מתיחה: המתח המרבי שהחומר עומד בו לפני שבר מתיחה.

5. מתח מתיחה: קצב שינוי האורך בטווח המדידה של המדגם תחת פעולת עומס המתיחה.

6. זן תפוקת מתיחה: מתח המתיחה בנקודת התנובה של הדגימה הניתן במהלך בדיקת המתיחה.

7. מתח שבר מתיחה: מתח המתיחה כאשר הדגימה נשברת תחת עומס המתיחה.

8. מודול אלסטי מתיחה: היחס בין מתח מתיחה למתח מתיחה בטווח האלסטי של החומר.

9. היחס של פויסון: הערך המוחלט של היחס בין המתח הצידי הנגרם על ידי המתח הצירי המחולק באופן אחיד למתח הצירי המקביל בטווח הגבול היחסי של החומר; ההתארכות היחסית בטווח אורך המדיד כאשר הדגימה נשברת תחת פעולת המתח.

מרוכבים פלסטיים מחוזקים סיבים-קביעת תכונות מתיחה

IV. מכשירי בדיקה

1. מכונת בדיקת חומרים אוניברסלית

(תרשים סכמטי: ניתן להשתמש במכונת בדיקת החומרים האוניברסלית עם מתקנים שונים לבדיקות מכניות שונות)

2. מתקן טריז

3. יריעת חיזוק (חל על דגימות מסוג II)

A.1 חומר גיליון חיזוק

השתמש באותו חומר כמו הדגימה או בחומר בעל מודול אלסטי נמוך יותר מהדגימה.

A.2 גודל יריעת חיזוק

עוֹבִי: 1מ"מ~3 מ"מ;

רוֹחַב: רוחב הדגימה כאשר דגימה בודדת מחוברת; אם הדגימה מעובדת לדגימה אחת לאחר הדבקה אינטגרלית, הרוחב חייב

עמוד בדרישות של מספר הדגימות שיש לעבד.

א.3 הדבקה של יריעת חיזוק

לִטחוֹן (או התזת חול) משטח ההדבקה עם נייר זכוכית. היזהר לא לפגוע בחוזק החומר;

נקה את משטח ההדבקה עם ממס (כגון אצטון);

הדבק עם דבק מרפא בטמפרטורת החדר (כגון דבק אפוקסי) עם קשיחות טובה;

לחץ על החלק המקשר של הדגימה למשך פרק זמן מסוים עד להשלמת הריפוי.

4. מתקן מותאם אישית לדגימות מסוג III

4. תנאי בדיקה

א. סוג דגימה:

דגימה מסוג I (צורת משקולת): 180×10×(2~10)מ"מ, 10יח'

דגימה מסוג II: 250×25×(2~10)מ"מ, 10יח'

דגימה מסוג III: סוג עצם הכלב, 7יח'

דגימת היחס של פויסון

2. טמפרטורת בדיקה

טמפרטורת החדר

3. מהירות בדיקה

בעת מדידת מודול אלסטי מתיחה, היחס של פויסון, התארכות בשבירה וציור עקומות מתח-מתח, מהירות הטעינה היא בדרך כלל 2 מ"מ לדקה.

בעת מדידת מתח מתיחה (מתח תשואה מתיחה, מתח שבר מתיחה או חוזק מתיחה):

א) במבחנים קונבנציונליים, מהירות הטעינה של דגימות מסוג I היא 10 מ"מ לדקה; מהירות הטעינה של דגימות מסוג II ותת-סוג היא 5 מ"מ לדקה;

ב) במבחני בוררות, מהירויות הטעינה מסוג I, דגימות II ו-III הן כולן 2 מ"מ לדקה.

IV. תהליך בדיקה

שָׁלָב 1. הכנת ציוד וכלים

ודא שמכונת בדיקת החומרים האוניברסלית פועלת כרגיל, והמתקן מותקן במקום וללא נזק.

שָׁלָב 2. הכנה לדוגמא

הכן דגימות מסוג I (בצורת משקולת) 180×10×(2~10)מ"מ, 10יחידות בסך הכל, דגימות מסוג II 250×25×(2~10)מ"מ, 7יחידות בסך הכל, ודגימות היחס של Poisson לפי הצורך.

בדוק את המראה של הדגימות כדי לוודא שאין פגמים ברורים, ופעל לפי ההוראות של 4.2 ב-GB/T1446-2005.

התאם את מצב הדגימות בהתאם להוראות של 4.4 ב-GB/T1446-2005.

מספר וסמן את הדגימות המוסמכות, ולמדוד את הרוחב והעובי של כל שלוש נקודות בקטע העבודה של הדגימות, לקחת את הממוצע האריתמטי, ודיוק המדידה יהיה בהתאם להוראות 4.5.1 ב-GB/T1446-2005.

שָׁלָב 3: קשרו את יריעת החיזוק

השתמש בנייר זכוכית לליטוש (או התזת חול) משטח ההדבקה בשני הקצוות של הדגימה מסוג II, זהירות לא לפגוע בחוזק החומר.

השתמש בממיסים כגון אצטון כדי לנקות את משטח ההדבקה כדי להסיר שומנים ולכלוכים.

השתמש בדבק מרפא בטמפרטורת החדר עם קשיחות טובה (כגון דבק אפוקסי) כדי לחבר את יריעת החיזוק לשני הקצוות של הדגימה מסוג II, ולחץ על החלק המקשר למשך פרק זמן מסוים עד שהוא מתרפא.

שָׁלָב 4: התקן את הדגימה

מהדקים את הדגימה במתקן של מכונת בדיקת החומר האוניברסלית כך שקו המרכז של הדגימה תואם את קו מרכז היישור של המתקנים העליונים והתחתונים.

התקן את המכשיר למדידת דפורמציה בחלק העבודה של הדגימה.

שָׁלָב 5: טעינה והקלטת נתונים

החל את העומס הראשוני (אוֹדוֹת 5% של עומס הכשל), בדוק והתאם את הדגימה ומכשיר מדידת העיוותים, כך שהמערכת כולה במצב עבודה רגיל.

בעת מדידת מתח מתיחה, המשך לטעון עד להשמדת הדגימה, ורשום את עומס התשואה, עומס כשל או עומס מקסימלי של הדגימה וצורת הכשל בדגימה.

בעת מדידת מודול אלסטי מתיחה ויחס פואסון, אם אין מכשיר הקלטה אוטומטי, ניתן להשתמש בטעינה מדורגת, עם הפרש ציונים של 5% ל 10% של עומס הכשל, לפחות חמש רמות טעינה, והעומס המופעל לא יעלה 50% של עומס הכשל. בְּדֶרֶך כְּלַל, המדידה חוזרת על עצמה לפחות שלוש פעמים, ושני מרווחי דפורמציה יציבים נלקחים כדי לתעד את העומסים בכל רמה ואת ערכי העיוות המתאימים; אם יש מכשיר הקלטה אוטומטי, ניתן לבצע טעינה רציפה.

שָׁלָב 6, קביעת התוצאה ועיבוד לאחר מכן

אם הדגימה פגומה בפגם פנימי ברור, או שהדגימה מסוג I פגומה במתקן או בקשת, או שהדגימה מסוג II פגומה במתקן או שהמרחק בין שבר הדגימה לנקודת ההידוק הוא פחות מ-10 מ"מ, הדגימה לא חוקית.

אם יש פחות מחמש דגימות תקפות באותה אצווה, יש לחזור על הבדיקה.

כאשר הדגימה מסוג III פגומה בחלק שאינו עובד, שטח החתך של קטע העבודה עדיין משמש לחישוב חוזק המתיחה, ומיקום השבר של הדגימה נרשם.

שָׁלָב 7: עיבוד וניתוח נתונים

לעבד ולנתח את הנתונים של דגימות תקפות, ולחשב מדדי ביצועים מכניים כגון מודול אלסטי מתיחה, היחס של פויסון, התארכות בהפסקה, מתח תשואה מתיחה, מתח שבר מתיחה או חוזק מתיחה.

צייר עקומות מתח-מתח כדי לנתח את ההתנהגות המכנית ומאפייני הביצועים של חומרים.

שָׁלָב 8: הכנת דוח בדיקה

מבוסס על תוצאות הבדיקה והניתוח, להכין דו"ח בדיקה, כולל תנאי בדיקה, תהליך בדיקה, נתוני בדיקה, ניתוח תוצאות, וכו', לספק בסיס להערכת ביצועי החומר וליישום.

מרוכבים פלסטיים מחוזקים סיבים-קביעת תכונות מתיחה

האמור לעיל הוא השיתוף של אנדי לי לגבי מבחן המתיחה של פלסטיק מחוזק בסיבים. אני מקווה שזה יכול לעזור לכולם! אם אתה רוצה לדעת יותר על תקני בדיקת המתיחה, שיטות בדיקה ובדיקות ביצועי מתיחה של פלסטיק מחוזק בסיבים, את הוראות ההפעלה, הוראות, עקרונות, התאמת שגיאה, יצרנים, שיטות שימוש, נהלי הפעלה ותקני בדיקה של מכונות בדיקת מתיחה אוניברסליות, והמפרטים, דגמים, הוראות ונהלי אימות של מכונות בדיקת חומרים אוניברסליות, אתה מוזמן לעקוב אחרינו, או שלחו לנו הודעה פרטית והשאירו הודעה. ה VTS צוות טכנולוגיות מדידה ובקרה יענה לך בחינם!