الدليل النهائي لاختبار الشد ASTM D412
ASTM D412 هو المعيار الأكثر شيوعًا لتحديد خصائص الشد للمرطب المطاطي (الحراري) الفلكان (الحراري). تُستخدم المركبات في هذه العائلة لإنشاء مجموعة واسعة من السلع الاستهلاكية مثل الإطارات وكرات القدم وعصابات المطاط. تنتج هذه العائلة أيضًا مواد متخصصة للغاية ، مثل حلقات O على المكوكات الفضائية ، والتي يجب أن تؤدي بشكل موثوق في ظل الظروف البيئية المتطرفة.
تم تصميم هذا الدليل لتعريفك بالعناصر الأساسية لاختبار الشد ASTM D412 ، وسيوفر نظرة عامة على معدات اختبار المواد والبرامج والعينات المطلوبة.




يقيس ASTM D412 مرونة المادة أثناء سلالة الشد ، وكذلك سلوكها بعد الاختبار عندما لم تعد المادة متوترة. يتم إجراء ASTM D412 على آلة اختبار عالمية (تسمى أيضًا آلة اختبار الشد) بمعدل 500 ± 50 مم/دقيقة حتى تفشل العينة. على الرغم من أن ASTM D412 يقيس العديد من خصائص الشد المختلفة ، فإن ما يلي هو الأكثر شيوعًا:
قوة الشد - أقصى إجهاد الشد المطبق في تمديد عينة للتمزق.
إجهاد الشد عند استطالة معينة-الإجهاد المطلوب لتمديد المقطع العرضي الموحد لعينة الاختبار إلى استطالة معينة.
الاستطالة النهائية - الاستطالة التي يحدث بها التمزق في تطبيق الإجهاد الشد المستمر.
مجموعة الشد - تم تمديد الامتداد بعد عينة وتم السماح لها بالتراجع بطريقة محددة ، معبراً عنها كنسبة مئوية من الطول الأصلي.
يرجى ملاحظة أن ASTM D412 لا ينطبق على اختبار المطاط الصلب والمتنقل منخفضة مثل Ebonite. يجب أن يشير أولئك الذين يحتاجون إلى اختبار الإبونيت والبلاستيك الصلب إلى ASTM D638.
يتم إجراء معظم اختبار ASTM D412 على جهاز اختبار عالمي على الطاولة مع مجموعة متنوعة من الملحقات التي يمكن تكوينها لإجراء اختبار قوة التوتر ASTM D412 بشكل صحيح للمرطات والمطاط.
ستشمل الحزمة القياسية نظام اختبار سلسلة 3400 ، ومقياس سفر طويل XL ، وزوج من قبضة الأسطوانة اليدوية. هذا النظام ممتاز لشركات تصنيع المطاط الصغار إلى الحجم ، أو لأولئك الذين يشترون أول نظام D412. نظام أكثر تقدماً وكفاءة هو نظام اختبار 6800 سلسلة مع مقياس فيديو Ave 2 غير المتصاعد وزوج من 2712 سلسلة من السلسلة الهوائية مع مجموعة هواء متقدم. هذا النظام هو المعيار العالمي لمصنعي الإطارات ومصنعي المطاطية الكبيرة متعددة الجنسيات. بالنسبة للعملاء الذين يطلبون إنتاجية عالية ، فإن أنظمة الاختبار هي الإجابة ويمكنها اختبار ما يصل إلى خمس عينات في وقت واحد. تم تصوير نموذج اختبار ASTM D412 أدناه.
يأتي البرنامج مع وحدة تطبيق مجانية عند الشراء. داخل كل وحدة تطبيق ، توجد أساليب اختبار تم تكوينها مسبقًا ودعم الوثائق للمساعدة في الاختبار لمعايير مختلفة ، بما في ذلك ASTM D412 لأولئك الذين يختارون وحدة Elastomer.
العينات
تصف ASTM D412 طريقتين للاختبار ، اعتمادًا على نوع العينة. يرجى العلم أن هاتين الطريقتين لا ينتجا نتائج متطابقة. تستخدم طريقة الاختبار A العينات "Dumbbell" أو "Dogbone" على شكل عينات ، بينما تم تصميم طريقة الاختبار B للعينات على شكل حلقة. طريقة الاختبار A أكثر شيوعًا من طريقة الاختبار B. يجب أن تموت عينات Dogbone من ورقة أو لوحة مقولبة الحقن. يعد الاتجاه الذي يتم فيه مقدمة الورقة أمرًا مهمًا لأنه ينتج نمط حبوب خفي في المادة. من أجل الاتساق ، يجب قطع جميع العينات مع الجزء الطويل بالتوازي مع الحبوب.
قياس العينة
هناك ستة أنواع مسموح بها من عينات Dogbone لاختبار ASTM D412 ونوعين مسموحين من عينات الحلقة المقطوعة. الشكل الأكثر شيوعًا الذي تم اختباره هو عينة Dogbone Cut Cut C ، والتي تستدعي طولًا إجماليًا قدره 115 مم (طول المقياس هو 25 مم) ، وعرض 6 مم ، وسمك 3 مم. يجب قياس سمك العينة ثلاث مرات ، مع القيمة المتوسطة هي القيمة المقبولة.
لضمان المطابقة مع المعيار ، يجب قياس جميع العينات المستخدمة في اختبار ASTM D412 باستخدام ميكرومتر وفقًا لـ ASTM D3767. تتيح ميزة جهاز قياس العينة التلقائي في Bluehill® Universal المشغلين بتوصيل ما يصل إلى ميكرومتر أو أجهزة قياس إلى الكمبيوتر وإدخال البيانات مباشرة في البرنامج. هذا يزيل فرص أخطاء إدخال المشغل ويزيد من الكفاءة.
محاذاة العينة
من أجل الاختبار بشكل صحيح ، يجب الاحتفاظ بالعينات بشكل عمودي على وجوه الفك ولا يميل على زاوية. يمكن أن يسبب اختلال العينة اختلافات كبيرة في نتائج الاختبار ، ويجب توخي الحذر المناسبة لضمان محاذاة جميع العينات باستمرار لكل اختبار.
تتمثل إحدى طرق معالجة الاختلال في استخدام وجه الفك القريب من نفس عرض العينة ، مما يجعل من السهل نسبيًا ضبط المحاذاة بصريًا. أسهل طريقة لمنع الاختلال هي استخدام جهاز محاذاة العينة الذي يتصاعد مباشرة على أجسام القبضة. هذا شريط بسيط يوفر نقطة توقف قابلة للتعديل حتى يتمكن المشغلون من رؤية بسهولة أن عينةهم قد تم محاذاة بشكل صحيح.
قبضة
بمجرد تشديد قبضة على العينات المرنة استعدادًا لإجراء اختبار ، يتم تطبيق قوى الضغط غير المرغوب فيها بشكل متكرر. هذه القوى ، على الرغم من دقيقة ، يمكن أن تتداخل مع نتائج الاختبار إذا لم تعالج بشكل صحيح. من المهم ألا تكون متوازنة بعد إدخال العينة ، لأن هذا سيؤدي إلى إزاحة في النتائج. يمكن برمجة برنامج اختبار مواد Bluehill العالمي لتطبيع القوى عبر عينات متعددة وإزالة أي قوة أو قوة ضغط ، مما يضمن نتائج متسقة بين العينات. تم تصميم Encipen Protect ، المتوفرة على أجهزة الاختبار الشاملة 6800 سلسلة ، لمنع الأضرار التي لحقت بالعينة أو النظام خلال مرحلة الإعداد من الاختبار ، قبل تحديد الحدود التشغيلية للاختبار. عند تشغيله ، تقوم العينة حماية تلقائيًا بضبط Crosshead للحفاظ على أي قوى غير مرغوب فيها تحت حد معين.
مع امتداد عينات المطاطية ، انخفاض سمكها. لهذا السبب ، توصي ASTM D412 قبضة تشد تلقائيًا. يضمن الضغط المتسق والموحد عبر وجوه الفك ألا تنزلق عينات التخفيف من قبضة أثناء الاختبار. تعتبر السيطرة الهوائية الجانبية مع الوجوه المسننة فعالة للغاية لاختبار المرنة. مع قبضة الهوائية ، يتم ضبط ضغط الهواء المدخل تلقائيًا ، مما يتيح أن تظل قوة الاستياء ثابتة حتى لو تغير سماكة العينة بشكل كبير أثناء الاختبار. هناك خيار آخر فعال هو استخدام قبضة الأسطوانة التي تثير الذاتي ، والتي تستخدم ربيعًا لوضع ضغط مستمر على العينة أثناء الاختبار. بالنسبة لأولئك الذين يستخدمون طريقة اختبار ASTM D12 B ، يمكن اختبار عينات الحلقة O مع تركيبات حلقة O الخاصة بنا. تمنع هذه السيطرة تركيزات الإجهاد المحلية باستخدام مهاوي الدوارة على التركيبات العلوية والسفلية.
مقياس التوسيع
على الرغم من أن المقاييس غير المطلوبة غير مطلوبة وفقًا للمعيار ، يوصى بقياس الإجهاد للنتائج الأكثر دقة وتكرارًا. يمكن أن يكون قياس الإجهاد بناءً على السفر المتقاطع أقل دقة بسبب استطالة العينة خارج طول المقياس. تم تصميم مقاييس السفر الطويلة XL للعمل للمواد المرنة ويمكن أيضًا استخدامها من خلال استراحة العينة. قوة التثبيت القابلة للتعديل على حواف السكين تقلل من الفشل المبكر للعينة. يمكن أن يقيس هذا المقياس الإجهاد ما يصل إلى 3000 ٪ من طول المقياس بوصة واحدة فقط ..
يعد مقياس التمديد غير المتواصل مثل مقياس الفيديو القياسي أو المتقدم (SVE 2 أو AVE 2) هو الأكثر مثالية للمواد المرنة. إنه مناسب بشكل خاص للعينات الهشة أو تتطلب غرفة بيئية للاختبار. توفر مقاييس الفيديو غير المتصاعدة فائدة إضافية تتمثل في تقليل تباين النتائج بسبب تداخل المشغل وزيادة الكفاءة في المختبرات ذات الاحتياجات العالية للإنتاجية.
غرفة البيئة
غالبًا ما تكون المرنة التي تم اختبارها بموجب ASTM D412 مخصصة للاستخدام المستقبلي في ظل ظروف غير محفوظة. نظرًا لأن الظروف المحيطة لها تأثير كبير على خصائص الشد من المرنة ، يجب توخي الحذر لضمان محاكاة شروط الاختبار لتطبيق الاستخدام النهائي المقصود. سرعة الاختبار ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة ، وأبعاد العينة ، وظروف الاختبار القبلي لها آثار ملحوظة على نتائج الاختبار ويجب التحكم فيها من أجل الاختبار لإنتاج بيانات مفيدة. للتأكد من أن هذه العناصر تحاكي تطبيق الاستخدام النهائي للمادة ، يتم إجراء ASTM D412 بشكل متكرر داخل غرفة بيئية حيث يمكن استخدام التدفئة أو التبريد (LN2 أو CO2).
تمكن الغرف البيئية المشغلين من مراقبة درجة الحرارة داخل الغرفة طوال مدة الاختبار. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إعداد وقت نقع ودرجة الحرارة داخل Bluehill Universal لضمان أن تكون جميع العينات مشروطة بشكل مناسب قبل بدء الاختبار.
بالنسبة للمختبرات التي تتطلع إلى زيادة إنتاجيةها ، يمكن إجراء العديد من التعديلات على إعداد النظام. تزيد أجهزة قياس العينات التلقائية ، والأجهزة الهوائية ، وأجهزة محاذاة العينة من كفاءة الاختبار عن طريق تقليل كمية المدخلات اليدوية اللازمة من مشغل الاختبار. ومع ذلك ، يعتمد وقت اختبار ASTM D412 على الاستطالة المتوقعة للعينة ولا يمكن تقليلها. بالنسبة للمواد ذات ليونة عالية ، تستهلك مدة الاختبار غالبية دورة الاختبار الكلية. في هذه الحالات ، قد توفر إطارات اختبار متعددة المحطة أفضل إنتاجية لأن المشغل يمكن أن يعمل حتى 5 اختبارات في وقت واحد.
تتوفر أيضًا أنظمة الاختبار الآلية بالكامل وهي مصممة لدمج قياس العينات وتحميل العينة واختبارها وإزالتها. يمكن أن تعمل هذه الأنظمة لساعات دون الحاجة إلى أي تفاعل للمشغل. بالإضافة إلى ذلك ، تساعد هذه الأنظمة في تقليل التباين بسبب الخطأ البشري.
يجب ألا يعتبر أي شخص يخطط لإجراء اختبار ASTM D412 هذا الدليل بديلاً مناسبًا لقراءة المعيار الكامل.