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塑料三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的相關(guān)問題

日期:2024-12-21 23:47
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摘要: 關(guān)于塑料的三點(diǎn)彎曲測試,我們經(jīng)常被問及的問題。如何來辨別數(shù)據(jù)差異的原因,獲得正確的,可比較的測試數(shù)據(jù),是我們一直致力于幫助客戶解決的問題。由于篇幅的原因,本文針對大家*關(guān)心的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量這兩個(gè)測試結(jié)果中的彎曲強(qiáng)度來談一談如何分析有疑問的結(jié)果是否正確,及注意事項(xiàng)。 為什么我的彎曲強(qiáng)度結(jié)果和供應(yīng)商/其他實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果差那么大? 針對這個(gè)問題,我們首先從彎曲應(yīng)力的定義出發(fā)。彎曲應(yīng)力與力,跨度以及試樣尺寸相關(guān)。所以,我們要考慮力的測量準(zhǔn)確性,即力傳感器的測量...

關(guān)于塑料的三點(diǎn)彎曲測試,我們經(jīng)常被問及的問題。如何來辨別數(shù)據(jù)差異的原因,獲得正確的,可比較的測試數(shù)據(jù),是我們一直致力于幫助客戶解決的問題。由于篇幅的原因,本文針對大家*關(guān)心的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量這兩個(gè)測試結(jié)果中的彎曲強(qiáng)度來談一談如何分析有疑問的結(jié)果是否正確,及注意事項(xiàng)。




為什么我的彎曲強(qiáng)度結(jié)果和供應(yīng)商/其他實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果差那么大?


針對這個(gè)問題,我們首先從彎曲應(yīng)力的定義出發(fā)。彎曲應(yīng)力與力,跨度以及試樣尺寸相關(guān)。所以,我們要考慮力的測量準(zhǔn)確性,即力傳感器的測量值是否準(zhǔn)確;軟件中是否把試樣的初始受力清零了;跨度設(shè)置是否正確;尺寸測量等問題。另外,還有就是速度對結(jié)果的影響。力傳感器的測量值是否準(zhǔn)確可以通過計(jì)量來確定,我們主要討論幾點(diǎn)*常見的問題。



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試樣尺寸測量

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比較常見的原因之一是試樣尺寸測量。部分用戶在做測試時(shí),直接采用標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸,即10.0mm寬度和4.0mm厚度。但是,事實(shí)上,很多時(shí)候,注塑試樣的尺寸并不能很**的正好是10.0mm寬×4.0mm厚。這時(shí)候,在彎曲試驗(yàn)中測量試樣尺寸時(shí)要特別注意。尤其是試樣厚度會(huì)以平方的形式參與彎曲應(yīng)力的計(jì)算,測量誤差也是平方的。即使一個(gè)厚度為4.0 mm(標(biāo)稱)的試樣的測量誤差僅為0.1 mm,也會(huì)導(dǎo)致彎曲應(yīng)力有約5%的誤差。


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圖1 試樣尺寸變化引起的彎曲強(qiáng)度差異


試樣尺寸不僅僅是要測量,還要正確測量。試樣尺寸的測量精度,接觸面尺寸等都需按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。由于注塑樣品會(huì)有拔模角,且冷卻過程不同造成試樣會(huì)有凹痕,對于這類樣品的寬度和厚度測量,就不能用卡尺,而需要用精度達(dá)到±0.01mm的螺旋測微器,這樣才能如圖2所示進(jìn)行正確的測量。同時(shí),螺旋測微器測頭可以有不同的幾何形狀,但對于球面測頭,其半徑應(yīng)≥50mm。推薦使用平接觸面。圓柱形測頭的表面直徑應(yīng)為1.5mm≤φ≤6.4mm范圍內(nèi),而矩形測頭的長邊應(yīng)在4mm到6.4mm之間。


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圖2 注塑樣品正確的尺寸測量方式



為了提高測試效率,減少人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤,建議采用試樣尺寸自動(dòng)測量裝置(ASMD,圖3)。ASMD可將直接將試樣尺寸自動(dòng)輸入到Bluehill軟件中,并通過軟件計(jì)算平均值,無需手動(dòng)計(jì)算和輸入數(shù)據(jù),減少人為的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。



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圖3 試樣尺寸自動(dòng)測量裝置(ASMD)



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彎曲強(qiáng)度σfB/彎曲應(yīng)力σfc


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對于這個(gè)問題,我們先來看下您的材料所測得的曲線類型。圖4是ISO 178-2019標(biāo)準(zhǔn)中列出的三種典型的彎曲應(yīng)力-彎曲應(yīng)變(撓度)曲線圖。曲線a代表在屈服之前斷裂的試樣,即脆性試樣,比如纖維增強(qiáng)材料。曲線b代表出現(xiàn)*大力后,在規(guī)定撓度前破壞的試樣。曲線c代表在達(dá)到規(guī)定撓度前既沒有出現(xiàn)*大力也沒有破壞的試樣。


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圖4 典型的彎曲應(yīng)力-彎曲應(yīng)變(撓度)曲線圖


如果您的試樣曲線是曲線a或b,也就是說,您的測試過程中是明確出現(xiàn)了*大力的,那么彎曲強(qiáng)度也是確定的。但如果您的試樣曲線是曲線c這類的,有一點(diǎn)經(jīng)常被忽略,那就是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測試到試樣斷裂或應(yīng)變達(dá)到5%停止。那么,試驗(yàn)停止了,但是試樣沒有斷,怎么取彎曲強(qiáng)度呢?這時(shí)候就要關(guān)注到另外一個(gè)術(shù)語在規(guī)定撓度時(shí)的彎曲應(yīng)力σfc",也就是3.5%彎曲應(yīng)變對應(yīng)的彎曲應(yīng)力。當(dāng)彎曲應(yīng)變超過3.5%還未出現(xiàn)*大力時(shí),就需要用在3.5%時(shí)的彎曲應(yīng)力替代彎曲強(qiáng)度。當(dāng)您的材料是柔軟的延性材料時(shí),一方采用規(guī)定撓度時(shí)的彎曲應(yīng)力,一方一直測試到出現(xiàn)*大彎曲應(yīng)力作為彎曲強(qiáng)度,結(jié)果必然有較大差異。



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測試速度

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*后,我們還需要考慮的一點(diǎn),就是測試速度可能不同。由于塑料的粘彈性,其力學(xué)性能對使用的測試速度敏感。比如您采用ISO 178:2019方法A,全程采用2mm/min的應(yīng)變速率測彎曲應(yīng)力,而您的供應(yīng)商采用方法B,采用2mm/min測定彎曲模量后,根據(jù)材料的韌性選擇10mm/min或100mm/min測定彎曲應(yīng)力-應(yīng)變曲線的剩余部分時(shí),獲得的彎曲強(qiáng)度或規(guī)定撓度時(shí)的彎曲應(yīng)力也會(huì)有大的差異。

表1來自于ISO 178:2019附錄B。從表1中ASA和PBT-GF30兩種材料在不同測試速度下的測試結(jié)果就可以看出,隨測試速度增加,彎曲強(qiáng)度或規(guī)定撓度時(shí)的彎曲應(yīng)力增大。


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表1 測試速度的變化對彎曲性能測量值的影響


如果您在測試中也遇到了一樣的問題,但無從下手,不妨跟著本文一步一步排查。


下一期我們將就彎曲模量的結(jié)果差異和測量問題展開分析。如果您有更多問題,歡迎留言,我們可以進(jìn)行更多的探討。如有不足之處,請指正。

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