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塑料拉伸强度测试及影响

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2021-02-26 浏览:

拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。从高温下进行的拉伸试验可以得到蠕变数据。拉伸试验是常用的一项力学试验。它是在规定的试验温度、湿度和试验速度下,在试样(通常为哑铃型试样)上沿纵轴向施加拉伸负荷,测定试样破坏时的载荷,用载荷除以试样的横截面积即为拉伸强度。也就是说单位面积所能承受的负荷即为拉伸强度。它是衡量塑料力学性能的一项重要指标。不同的塑料其力学性能是不同的,同种塑料不同牌号的塑料其力学性能也有很大差别,一般来说同种塑料分子量越高拉伸强度越好。大部分塑料制品的标准中都规定了拉伸强度要求,如塑料薄膜、塑料管材、塑料型材、塑料编织袋、塑料绳索等。拉伸强度较高的塑料主要有聚酰胺、氟塑料、聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚酰亚胺等,主要用来制造强度较高的工业配件等。
 
强度有两种:一种是产生塑性变形时的应力,一种是被破坏时的应力。前者叫屈服强度,后者叫极限强度。拉伸强度和弯曲强度的区别在于受力情况不同,拉伸是受拉伸力,弯曲是受弯曲力。材料的拉伸强度和弯曲强度是不相等的。塑性材料拉伸强度大于弯曲强度,脆性材料二者相差不多。
 
一、试验环境对塑料拉伸检测的影响
影响塑料拉伸试验机试验数据的因素有许多:如振动、温度、湿度、人员等,其中最主要的因素是温度和湿度。GB/T1040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。
 
二、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)是专门用于材料力学性能测试的仪器。市场上销售主要适用于塑料板材、管材、异型材,塑料薄膜及橡胶、电线电缆、防水卷材、金属丝等材料的各种物理机械性能测试。拉力机用来对金属材料和非金属材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力,拉力机夹具作为仪器的重要组成部分,不同的材料需要不同的夹具。这也是试验能否顺利进行及试验数据准确度高低的一个重要因素。做拉伸、弯曲、剥离、压缩、撕裂等试验中,拉伸试验是利用塑料拉伸试验机、采用标准中规定的试样,在规定的标准状态下测定材料的拉伸力、拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度等参数。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。在试验过程中,试验机夹具分离速度,以mm/mino为单位。夹具的设计主要是手动和气动两种。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。
 
三、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/T1040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,每种制样过程都有符合相关的标准。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。塑料原材料吹成膜后,再用制样机和标准切刀制成标准试样。制样切刀要规范锋利,否则试样会有毛边或划损等缺陷。试样的厚度及宽度对结果影响很大,同一种塑料若试样的尺寸不同,其拉伸强度试验结果将有一定差异。所以在加工试样、测量试样尺寸时,特别要注意被测试样的尺寸和公差是否在标准所规定的范围内,试样的尺寸规格要一致。试样的厚度不同试验数据也不同,厚度大的试样,一般试验数据偏小。也就是说试样越厚存在缺陷的概率越高。从塑料制品上直接取样时,取样位置要具有代表性,取样时要远离边缘和转角部位,并变换不同的角度和更换不同的位置。注射模塑试样往往后收缩较大,被测部位若出现轻微缩痕影响平整度要注意多测几点,以得出其真实尺寸。试样制备好后,要在恒温性湿条件下放置处理,实行GB/T1040 标准。在放置过程中,将引起分子量、分子构型、物理状态的变化,并能消除试样内存的残余应力。
 
四、检测操作过程对塑料拉伸检测的影响
在对塑料使用塑料拉伸试验机做拉伸检测试验时,拉伸速度变化,其力学行为也将发生改变。一般情况下,拉伸速度快应力和拉伸强度增大,而断裂伸长率将减小。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。
 
五、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)。
 
 
六、人员操作对塑料拉伸检测的影响
试验的整个过程都是在人的操作和控制下进行的,人为因素不可避免地会影响到试验结果。即便是精细认真有实验经验的人做试验,每次试验数据也都不会完全一致。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。做对比试验,最好同一人员操作,以保证得出正确的结论。
 
通过上述分析,从试验角度阐明,影响塑料拉伸检测结果的因素有许多,除内在因素外,还有试验环境、试验仪器、试样制备与处理、操作过程、数据处理、人员操作等外部因素。这些外部因素有些属客观方面,如温度、湿度等,有些属主观方面,如人员操作等,这些因素最终将影响试验结果。对同一种塑料进行拉伸试验,有可能得出不尽相同的试验和检测结果,要充分考虑并严格控制与试验数据准确程度有关的外部因素,特别是主观方面的外部因素,试验数据才具有可比性、一致性和准确性。因此,试验人员必须具有高度的责任心,严格实行试验标准和操作规程,日常加强对塑料拉伸试验机等设备要注意保养、运转和自校,以保证实验时处于良好状态,才能获得准确的试验数据。
 
常见的测试标准:
ASTM E8/E8M-13a
ASTM A370-12
EN ISO 6892-1 :2009
ISO 6892-1:2009
GB/T 228.1-2010
JIS Z 2241-2011
AS 1391-2007
ASTM B 557-10(铝和镁合金)
GB/T1040.2-2006
ISO 527-2:2012
塑料拉伸试验机
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