คอมโพสิตพลาสติกเสริมไฟเบอร์ – การกำหนดคุณสมบัติแรงดึง

วิธีทดสอบแรงดึงของพลาสติกเสริมเส้นใย

พลาสติกเสริมไฟเบอร์ (FRP) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ, การผลิตรถยนต์, การก่อสร้าง, อุปกรณ์กีฬาและสาขาอื่น ๆ เนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม, น้ำหนักเบา, ความแข็งแรงสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี. อย่างไรก็ตาม, คุณสมบัติเชิงกลของ FRP ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของพันธะอินเตอร์เซียลระหว่างเส้นใยภายในและวัสดุเมทริกซ์และการกระจายการวางแนวของเส้นใย. ดังนั้น, การทดสอบคุณสมบัติทางกลที่แม่นยำของ FRP, โดยเฉพาะการทดสอบแรงดึง, มีความสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินความน่าเชื่อถือและความทนทานในการใช้งานจริง.

1. ความสำคัญของการทดสอบแรงดึงของพลาสติกเสริมเส้นใย

พลาสติกเสริมไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานยนต์, การบินและอวกาศ, การก่อสร้างและสาขาอื่นๆ, และเป็นที่โปรดปรานเพราะมีความแข็งแกร่งสูง, น้ำหนักเบาและทนต่อการกัดกร่อน. เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของวัสดุนี้, จำเป็นต้องมีการทดสอบแรงดึงเพื่อกำหนดความแข็งแรง, ความเหนียวและความเหนียว. มาตรฐานการทดสอบแรงดึงสำหรับพลาสติกเสริมเส้นใยประกอบด้วย ASTM D638 เป็นหลัก, กอ.รมน 527 และ GB/T 1040.

2. มาตรฐาน ASTM D638
ASTM D638 เป็นมาตรฐานที่ออกโดย American Society for Testing and Materials (มาตรฐาน ASTM) สำหรับการทดสอบแรงดึงตามแนวแกนเดียวของวัสดุพลาสติก. มาตรฐานระบุขนาดและรูปทรงของชิ้นงานทดสอบ, เงื่อนไขการทดสอบ, วิธีการประมวลผลข้อมูล, ฯลฯ. รูปร่างของชิ้นงานทดสอบที่ระบุรวมถึงชิ้นงานมาตรฐานด้วย, ชิ้นงานความหนาและชิ้นงานแผ่นบาง, และข้อมูลการทดสอบรวมถึงโหลดสูงสุดและการยืดตัวเมื่อขาด.

3. กอ.รมน 527 มาตรฐาน
กอ.รมน 527 เป็นมาตรฐานที่ออกโดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐานสำหรับการทดสอบแรงดึงของวัสดุพลาสติกประเภทต่างๆ. เมื่อเทียบกับมาตรฐาน ASTM D638, รูปร่างตัวอย่างของ ISO 527 มาตรฐานมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามต้องการ. มาตรฐานประกอบด้วยวิธีทดสอบสี่วิธี, ซึ่งใช้ได้กับวัสดุประเภทต่างๆ, รวมทั้งพลาสติกด้วย, พลาสติกเสริมเส้นใย, ฟิล์มและพลาสติกแข็ง.

4. กิกะไบต์/ที 1040 มาตรฐาน
กิกะไบต์/ที 1040 เป็นมาตรฐานแห่งชาติของจีนที่ใช้กับการทดสอบแรงดึงบนวัสดุพลาสติก. เปรียบเทียบกับ ASTM D638 และ ISO 527 มาตรฐาน, มาตรฐานนี้แตกต่างในวิธีทดสอบ, จำนวนตัวอย่าง, การประมวลผลข้อมูล, ฯลฯ. ตัวอย่างเช่น, พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความเร็วแรงดึงของชิ้นงานทดสอบ, อุณหภูมิและความชื้นทดสอบระบุไว้ในวิธีทดสอบ. ในเวลาเดียวกัน, ในแง่ของการประมวลผลข้อมูล, มาตรฐานยังระบุวิธีการคำนวณความต้านทานการแตกหักและการยืดตัวด้วย.

คอมโพสิตพลาสติกเสริมไฟเบอร์-การกำหนดคุณสมบัติแรงดึง

1. หลักการตรวจจับ

แรงดึงแบบคงที่จะถูกใช้อย่างสม่ำเสมอตามทิศทางตามแนวแกนของตัวอย่าง จนกว่าตัวอย่างจะขาดหรือถึงการยืดตัวที่กำหนดไว้ล่วงหน้า. ในระหว่างกระบวนการทั้งหมด, โหลดที่ใช้กับตัวอย่างและการยืดตัวของตัวอย่างจะถูกวัดเพื่อกำหนดความเค้นดึง (ความเครียดผลผลิตแรงดึง, ความเครียดจากการแตกหักของแรงดึงหรือความต้านทานแรงดึง), โมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึง, อัตราส่วนของปัวซอง, การยืดตัวของแตกหักและวาดเส้นโค้งความเค้น-ความเครียด.

2. มาตรฐานการทดสอบ

GBT 1447-2005 วิธีทดสอบสมบัติแรงดึงของพลาสติกเสริมเส้นใย

3. รายการทดสอบ

1. ความเครียดแรงดึง: อัตราส่วนของแรงดึงต่อพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นภายในช่วงเกจของตัวอย่าง

2. แรงดึงคราก: ความเค้นเริ่มแรกซึ่งความเค้นเพิ่มขึ้นแต่ความเค้นไม่เพิ่มขึ้นในระหว่างการทดสอบแรงดึง, ซึ่งอาจต่ำกว่าค่าความเค้นสูงสุดที่ตัวอย่างสามารถเข้าถึงได้.

3. ความเครียดจากการแตกหักของแรงดึง: ความเค้นดึงที่ตัวอย่างแตกระหว่างการทดสอบแรงดึง.

4. ความต้านทานแรงดึง: ความเค้นสูงสุดที่วัสดุทนทานก่อนแรงดึงแตกหัก.

5. ความเครียดแรงดึง: อัตราการเปลี่ยนแปลงความยาวภายในช่วงเกจของตัวอย่างภายใต้การกระทำของแรงดึง.

6. ความเครียดผลผลิตแรงดึง: ความเค้นดึงที่จุดครากของชิ้นงานทดสอบที่เกิดขึ้นระหว่างการทดสอบแรงดึง.

7. ความเครียดจากการแตกหักของแรงดึง: ความเครียดแรงดึงเมื่อชิ้นงานแตกหักภายใต้แรงดึง.

8. โมดูลัสยืดหยุ่นแรงดึง: อัตราส่วนของความเค้นดึงต่อความเค้นดึงภายในช่วงยืดหยุ่นของวัสดุ.

9. อัตราส่วนของปัวซอง: ค่าสัมบูรณ์ของอัตราส่วนของความเครียดด้านข้างที่เกิดจากการกระจายความเค้นตามแนวแกนอย่างสม่ำเสมอต่อความเค้นตามแนวแกนที่สอดคล้องกันภายในช่วงขีดจำกัดตามสัดส่วนของวัสดุ; การยืดตัวสัมพัทธ์ภายในช่วงความยาวเกจเมื่อชิ้นงานแตกหักภายใต้แรงตึง.

คอมโพสิตพลาสติกเสริมไฟเบอร์-การกำหนดคุณสมบัติแรงดึง

IV. เครื่องมือทดสอบ

1. เครื่องทดสอบวัสดุอเนกประสงค์

(แผนผัง: เครื่องทดสอบวัสดุอเนกประสงค์สามารถใช้กับฟิกซ์เจอร์ที่แตกต่างกันสำหรับการทดสอบทางกลที่แตกต่างกัน)

2. อุปกรณ์ยึดลิ่ม

3. แผ่นเสริมแรง (ใช้ได้กับชิ้นงานประเภท II)

ก.1 วัสดุแผ่นเสริมแรง

ใช้วัสดุเดียวกันกับชิ้นงานทดสอบหรือวัสดุที่มีโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำกว่าชิ้นงานทดสอบ.

ก.2 ขนาดแผ่นเสริมแรง

ความหนา: 1มม.~3 มม;

ความกว้าง: ความกว้างของชิ้นงานทดสอบเมื่อติดชิ้นงานชิ้นเดียว; หากชิ้นงานทดสอบถูกแปรรูปเป็นชิ้นงานชิ้นเดียวหลังจากการเชื่อมติดกัน, ความกว้างต้อง

ตรงตามข้อกำหนดของจำนวนตัวอย่างที่ต้องดำเนินการ.

ก.3 การติดแผ่นเสริมแรง

บด (หรือการเป่าด้วยทราย) พื้นผิวการยึดติดด้วยกระดาษทราย. ระวังอย่าให้ความแข็งแรงของวัสดุเสียหาย;

ล้างพื้นผิวพันธะด้วยตัวทำละลาย (เช่น อะซิโตน);

ยึดติดด้วยกาวบ่มอุณหภูมิห้อง (เช่น กาวอีพ๊อกซี่) มีความเหนียวดี;

กดส่วนที่ติดกันของชิ้นงานทดสอบในช่วงระยะเวลาหนึ่งจนกระทั่งการบ่มเสร็จสมบูรณ์.

4. อุปกรณ์จับยึดแบบกำหนดเองสำหรับชิ้นงานประเภท III

4. เงื่อนไขการทดสอบ

ก. ประเภทชิ้นงาน:

ตัวอย่างประเภทที่ 1 (รูปร่างดัมเบล): 180×10×(2~10)มม, 10ชิ้น

ตัวอย่างประเภท II: 250×25×(2~10)มม, 10ชิ้น

ตัวอย่างประเภทที่ 3: ประเภทกระดูกสุนัข, 7ชิ้น

ตัวอย่างอัตราส่วนปัวซอง

2. อุณหภูมิทดสอบ

อุณหภูมิห้อง

3. ทดสอบความเร็ว

เมื่อทำการวัดโมดูลัสยืดหยุ่นของแรงดึง, อัตราส่วนของปัวซอง, การยืดตัวที่จุดขาดและการวาดเส้นโค้งความเค้น-ความเครียด, ความเร็วในการโหลดโดยทั่วไปคือ 2 มม./นาที.

เมื่อทำการวัดความเค้นแรงดึง (ความเครียดผลผลิตแรงดึง, ความเครียดจากการแตกหักของแรงดึงหรือความต้านทานแรงดึง):

ก) ในการทดสอบแบบเดิมๆ, ความเร็วในการโหลดชิ้นงานประเภท I คือ 10 มม./นาที; ความเร็วในการโหลดของชิ้นงานประเภท II และชิ้นงานประเภทย่อยคือ 5 มม./นาที;

ข) ในการทดสอบอนุญาโตตุลาการ, ความเร็วในการโหลดประเภท I, ชิ้นงาน II และ III ทั้งหมดอยู่ที่ 2 มม./นาที.

IV. กระบวนการทดสอบ

ขั้นตอน 1. การเตรียมอุปกรณ์และเครื่องมือ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องทดสอบวัสดุสากลทำงานได้ตามปกติ, และติดตั้งฟิกซ์เจอร์ให้อยู่กับที่โดยไม่มีความเสียหาย.

ขั้นตอน 2. การเตรียมตัวอย่าง

เตรียมตัวอย่างประเภทที่ 1 (รูปดัมเบล) 180×10×(2~10)มม, 10ชิ้นทั้งหมด, ตัวอย่างประเภท II 250×25×(2~10)มม, 7ชิ้นทั้งหมด, และตัวอย่างอัตราส่วนปัวซองตามที่ต้องการ.

ตรวจสอบรูปลักษณ์ของชิ้นงานเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อบกพร่องที่ชัดเจน, และปฏิบัติตามบทบัญญัติของ 4.2 ใน GB/T1446-2005.

ปรับสถานะของตัวอย่างให้สอดคล้องกับบทบัญญัติของ 4.4 ใน GB/T1446-2005.

ระบุหมายเลขและทำเครื่องหมายตัวอย่างที่ผ่านการรับรอง, และวัดความกว้างและความหนาของจุดสามจุดใดๆ ในส่วนการทำงานของชิ้นงานทดสอบ, ใช้ค่าเฉลี่ยเลขคณิต, และความแม่นยำในการวัดให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ 4.5.1 ใน GB/T1446-2005.

ขั้นตอน 3: ยึดแผ่นเสริมแรง

ใช้กระดาษทรายขัดเงา (หรือการเป่าด้วยทราย) พื้นผิวการติดที่ปลายทั้งสองของชิ้นงาน Type II, ระวังไม่ทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเสียหาย.

ใช้ตัวทำละลาย เช่น อะซิโตน ในการทำความสะอาดพื้นผิวการติดเพื่อขจัดคราบไขมันและสิ่งสกปรก.

ใช้กาวบ่มอุณหภูมิห้องที่มีความเหนียวดี (เช่น กาวอีพ๊อกซี่) เพื่อติดแผ่นเสริมแรงเข้ากับปลายทั้งสองด้านของชิ้นงาน Type II, และอัดแรงดันส่วนที่ติดกันเป็นระยะเวลาหนึ่งจนกว่าจะหาย.

ขั้นตอน 4: ติดตั้งตัวอย่าง

จับยึดชิ้นงานทดสอบเข้ากับฟิกซ์เจอร์ของเครื่องทดสอบวัสดุสากล เพื่อให้เส้นกึ่งกลางของชิ้นงานสอดคล้องกับเส้นกึ่งกลางการจัดตำแหน่งของฟิกซ์เจอร์ด้านบนและด้านล่าง.

ติดตั้งเครื่องมือสำหรับการวัดการเสียรูปในส่วนการทำงานของชิ้นงานทดสอบ.

ขั้นตอน 5: กำลังโหลดและบันทึกข้อมูล

ใช้โหลดเริ่มต้น (เกี่ยวกับ 5% ของโหลดที่ล้มเหลว), ตรวจสอบและปรับชิ้นงานทดสอบและเครื่องมือวัดการเสียรูป, เพื่อให้ระบบทั้งหมดอยู่ในสภาพการทำงานปกติ.

เมื่อทำการวัดความเค้นแรงดึง, โหลดต่อไปจนกว่าชิ้นงานจะถูกทำลาย, และบันทึกภาระผลผลิต, โหลดความล้มเหลวหรือโหลดสูงสุดของชิ้นงานทดสอบและรูปแบบของความล้มเหลวของชิ้นงานทดสอบ.

เมื่อทำการวัดโมดูลัสยืดหยุ่นของแรงดึงและอัตราส่วนปัวซอง, หากไม่มีอุปกรณ์บันทึกอัตโนมัติ, สามารถใช้การโหลดแบบให้คะแนนได้, โดยมีความแตกต่างระดับของ 5% ถึง 10% ของโหลดที่ล้มเหลว, โหลดอย่างน้อยห้าระดับ, และภาระที่ใช้ไม่ควรเกิน 50% ของโหลดที่ล้มเหลว. โดยทั่วไป, การวัดซ้ำอย่างน้อยสามครั้ง, และจะมีการเพิ่มการเปลี่ยนรูปที่มั่นคงสองครั้งเพื่อบันทึกโหลดในแต่ละระดับและค่าการเปลี่ยนรูปที่สอดคล้องกัน; หากมีเครื่องบันทึกอัตโนมัติ, สามารถโหลดต่อเนื่องได้.

ขั้นตอน 6, การกำหนดผลลัพธ์และการประมวลผลในภายหลัง

หากชิ้นงานทดสอบได้รับความเสียหายโดยมีข้อบกพร่องภายในที่ชัดเจน, หรือชิ้นงานประเภทที่ 1 เสียหายในอุปกรณ์จับยึดหรือส่วนโค้ง, หรือชิ้นงานประเภท II ได้รับความเสียหายในฟิกซ์เจอร์หรือระยะห่างระหว่างชิ้นงานแตกหักและจุดจับยึดน้อยกว่า 10 มม., ตัวอย่างไม่ถูกต้อง.

หากมีตัวอย่างที่ถูกต้องน้อยกว่าห้าตัวอย่างในชุดเดียวกัน, ควรทำการทดสอบซ้ำ.

เมื่อชิ้นงานประเภท III เสียหายในส่วนที่ไม่ทำงาน, พื้นที่หน้าตัดของหน้าตัดยังคงใช้คำนวณค่าความต้านทานแรงดึง, และบันทึกตำแหน่งการแตกหักของชิ้นงานทดสอบ.

ขั้นตอน 7: การประมวลผลและการวิเคราะห์ข้อมูล

ประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูลของกลุ่มตัวอย่างที่ถูกต้อง, และคำนวณตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพเชิงกล เช่น โมดูลัสยืดหยุ่นของแรงดึง, อัตราส่วนของปัวซอง, การยืดตัวเมื่อขาด, ความเครียดผลผลิตแรงดึง, ความเครียดจากการแตกหักของแรงดึงหรือความต้านทานแรงดึง.

วาดเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดเพื่อวิเคราะห์พฤติกรรมทางกลและคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของวัสดุ.

ขั้นตอน 8: การเตรียมรายงานการทดสอบ

จากผลการทดสอบและการวิเคราะห์, เตรียมรายงานการทดสอบ, รวมถึงเงื่อนไขการทดสอบ, กระบวนการทดสอบ, ข้อมูลการทดสอบ, การวิเคราะห์ผลลัพธ์, ฯลฯ, เพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับการประเมินและการประยุกต์ใช้ประสิทธิภาพของวัสดุ.

คอมโพสิตพลาสติกเสริมไฟเบอร์-การกำหนดคุณสมบัติแรงดึง

ข้างต้นคือการแบ่งปันของ Andy Li เกี่ยวกับการทดสอบแรงดึงของพลาสติกเสริมเส้นใย. ฉันหวังว่ามันจะเป็นประโยชน์กับทุกคน! หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับมาตรฐานการทดสอบแรงดึง, วิธีทดสอบและการทดสอบสมรรถนะแรงดึงของพลาสติกเสริมเส้นใย, คู่มือการใช้งาน, คำแนะนำ, หลักการ, การปรับข้อผิดพลาด, ผู้ผลิต, วิธีการใช้งาน, ขั้นตอนการทำงานและมาตรฐานการทดสอบของเครื่องทดสอบแรงดึงสากล, และข้อกำหนด, โมเดล, คำแนะนำและขั้นตอนการตรวจสอบของเครื่องทดสอบวัสดุสากล, คุณสามารถติดตามเราได้, หรือส่งข้อความส่วนตัวถึงเราและฝากข้อความไว้. ที่ วีทีเอส ทีมเทคโนโลยีการวัดและควบคุมจะตอบคุณฟรี!