10年老师傅:塑料拉伸性能测试的几点建议

发表时间:2021-11-15      点击次数:1515
   10年老师傅:塑料拉伸性能测试的几点建议
  一、拉伸性能测试的目的
  拉伸性能是通过试样的拉伸应力—应变曲线和各试验数据来分析该材料的静态拉伸力学性能,对其拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率和弹性模量作出评价。
  为了测定高聚物材料的基本性能,对材料施加压力后,测出变形两,求出应力,应力应变曲线是最普通的方法,将样条的两端用器具固定好,施加轴方向的拉伸荷重,直到遭破坏时的应力与扭曲的计算方法即为拉伸试验。
  拉伸应力:试片变性前,施加于单位面积上的拉伸力的大小
  伸长率:试片原来标线间的长度因拉伸力的作用产生的变化
  屈服点:应力应变曲线中,即使荷重不增加,伸长率也开始上升的时刻称为屈服点
  拉伸模量:在变形率较低的区间,应力与应变通常呈直线变化的关系,此区间的应力与应变的比值(拉伸应力/伸长率)被视为拉伸模量
  断裂强度:指断裂点上对应的拉伸力
  断裂伸长率:指断裂点上对应的伸长率
  拉伸强度:在屈服点的材料,拉伸强度是指屈服强度,不产生屈服现象的材料。破坏强度即为其拉伸强度
  二、拉力拉伸试验设备和拉伸试样
  1.试验设备
  测试设备:电子万能测试机,装有能以一定速度移动的夹具,此器材还适用于压缩,弯曲、剪断等测试
  2.拉伸试样
  (1)试样的形状和尺寸标准方法规定使用四种型号的试样。
  (2)试样的选择
  热固性模塑材料:用I型
  硬板材料:用Ⅱ型(可大于170mm)
  硬质、半硬质热塑性模塑材料:用2型,厚度d=(4±0.2)mm
  软板、片材:用Ⅲ型,厚度d<=2mm
  塑料薄膜:用Ⅳ型。
  GB1040标准拉伸样条及相关尺寸
  3.对试样的要求
  试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层、无明显杂质和加工损伤等缺陷,有方向性差异的试片应沿纵横方向分别取样。
  硬板厚度d<10mm时,以原厚作为试样的厚度;当厚度d>10mm时,应从一面机械加工成10mm。
  测试弹性模量,用厚4~10mm的Ⅱ型试样或用长200mm、宽15mm的长条试样。
  每组试样不少于5个。
  三、拉力拉伸实验中需要注意的细节
  1.试验速度(空载)
  A:(10±5)mm/min,
  B:(50±5)mm/min,
  C:(100±10)mm/min或(250±50)mm/min。
  ①热固性塑料、硬质热塑性塑料,用A速。
  ②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料(如PP、PA等),用B速。
  ③软板、片和薄膜用C速。相对伸长率<100%的用(100±10)mm/min速度,相对伸长率>100%的用(250±50)mm/min速度。
  2.试验环境
  温度:热塑性塑料(25±2)℃,热固性塑料(25±5)℃。湿度:相对湿度(65±5)%。
  3.将试样置于环境中,使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度d的试样处理时间如下:d<0.25mm的试样不少于4h;O.25mm<d<2mm的试样不少于8h;d>2mm的试样不少于16h。
  4.测量试样的厚度和宽度模塑试样和板材试样准确至0.05mm;片材试样厚度O.01mm;薄膜试样厚度0.O01mm;每个试样在距标线距离内测量三点,取算术平均值。
  5.测试伸长时应在试样上被拉伸的平行部分作标线,此标线对测试结果不应有影响。
  6.用夹具夹持试样时要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合,并且松紧适宜,不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。
  7.按所选择的速度开动机器,进行拉伸试验。
  8.试样断裂后读取负荷及标距间伸长,或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距以外的部位,则此次试验作废,另取试样补做。
  9.测定模量时测定模量时可用1~5mm/min的拉伸速度,使样品形量准确至0.01mm。记录负荷及相应变形量,作应力—应变曲线。
  四、影响拉伸检测结果的六大因素
  1.试验环境对塑料拉伸检测的影响
  GB/T8804中规定,实验室环境温度为(23±2)℃,相对湿度为(50±10)%。
  热塑性塑料的拉伸性能测试受温度的影响比较大,往往温度偏高,拉伸强度偏低,伸长率偏大,反之则相反。伴随着温度的逐渐上升,热塑性塑料的拉伸性能也将逐渐由硬脆向粘强转变,拉伸强度和拉伸弹性模量随之变小,而断裂伸长率将同步变大。
  实验相对湿度一般对吸水率比较大的塑料影响较大。一部分塑料吸水率增大以后,水分子在塑料中起到了偶联剂和增韧剂的作用,从而影响该塑料的刚性和韧性。通过以上实践可见,塑料的拉伸性能测试必须在恒温恒湿条件下进行。
  2.材料试验机对塑料拉伸检测的影响
  材料试验机(又称拉力机)的测力传感器精度、速度控制精度、夹具同轴度和数据采集频率等是材料试验机影响拉伸试验数据的主要因素。测力传感器是材料试验机的核心部件,它的精度直接影响到试验数据和偏差大小。拉伸速度要求平稳均匀,速度偏高或偏低都会影响拉伸结果。试验机的同轴度不好,拉伸位移偏大,拉伸强度有时将受到影响,结果偏小。试验数据采集的频率也要适中,否则将影响到试验数据,峰值偏小。
  3.试样的制备与处理对塑料拉伸检测的影响
  在做各种塑料试验时,都要按标准制成样(依据GB/T8804与受试材料有关的部分制样)。制样方式有两种:一是用原材料制样,另一种是从制品上直接取样。
  用原材料制成试样有几种方法,包括模压型、注塑成型、压延成型或吹膜成型等,每种制样过程都应符合相关的标准。但不同方法制样的试验数据不具备可比性。
  同一种制样方法,要求工艺参数(如模具结构、成型温度、成型压力、冷却速度等)和工艺过程也要相同,否则塑料的成型过程中的微观结构如结晶度、分子取向等将有较大变化,直接影响试验数据。
  4.检测操作过程对塑料拉伸检测的影响
  因为塑料属于粘弹性材料,它的力松弛过程与变形速度紧密相关。应力松弛需要一个时间过程,当低速拉伸时,分子链来得及位移、重排,塑料呈现韧性行为,表现为拉伸强度减小,断裂伸长率增大;高速拉伸时,分子链段的运动跟不上外力作用的速度,塑料呈现脆性行为,表现为拉伸强度增大,断裂伸长率减小。只有拉伸速度相同时,试验数据才具有可比性。对不熟悉的材料,正式测试之前要进行预测,以预知合适的负荷和速度等,为正式测试做好准备。
  5.数据处理对塑料拉伸检测的影响
  数据处理是整个试验过程的一个重要环节,因此与试验结果的精确程度有着密切的关系。现在的材料试验机多数由计算机控制,数据处理已程序化,但是有些数据还是依靠人为测试和计算。如试样尺寸、位移变化、伸长率计算等。数据的处理采取四舍五入的原则,要以测量误差为依据,将测试得到的或计算得到的数据截取成所需要的位数,对舍去的位数按四舍五入处理(或省略掉)。
  6.人员操作对塑料拉伸检测的影响
  人为因素涉及到取样、制样过程,试样的处理,试验过程,数据处理等。进行对比试验,最好同一个人员操作,以保证得出正确的结论。适当进行重复实验,取测试结果平均值以提高数据准确性。
  五、总结
  塑料的拉伸性能测试的准确性涉及到检测设备、样品制备、测试流程、数据分析等多个方面,必须严格按照相关标准进行整个测试过程才能保证数据的准确性和重复性。
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