ASTM D638 هو المعيار الأكثر شيوعًا للاختبار لتحديد خصائص الشد للبلاستيك المعزز وغير المقوى. مع استخدام البلاستيك في أعلى مستوى على الإطلاق ، من الأهمية بمكان أن يكون المصنعون قادرين على قياس القوة الميكانيكية لموادهم بشكل صحيح. تم تصميم هذا الدليل لتعريفك بالعناصر الأساسية لاختبار الشد البلاستيكي ASTM D638 ، بما في ذلك نظرة عامة على المعدات والبرامج والعينات المطلوبة. ومع ذلك ، فإن أي شخص يخطط لإجراء اختبار ASTM D638 يجب ألا يعتبر هذا الدليل بديلاً مناسبًا لقراءة المعيار الكامل.

يتم تنفيذ ASTM D638 عن طريق تطبيق قوة الشد على عينة عينة وقياس خصائص مختلفة من العينة تحت الضغط. يتم إجراؤه على آلة اختبار عالمية (تسمى أيضًا آلة اختبار الشد) بمعدلات شد تتراوح من 1 إلى 500 مم/دقيقة حتى تفشل العينة (عوائد أو فواصل). على الرغم من أن ASTM D638 يقيس العديد من خصائص الشد المختلفة ، فإن ما يلي هو الأكثر شيوعًا:
قوة الشد - كمية القوة التي يمكن تطبيقها على البلاستيك قبل أن تنتج (تمتد بشكل لا يمكن إصلاحها) أو فواصل.
معامل الشد - ما مقدار ما يمكن أن تشوهه المادة (تمتد) استجابة للإجهاد قبل أن ينتج عنه. المعامل هو قياس تصلب المادة.
الاستطالة - الزيادة في طول المقياس بعد كسر مقسوم على طول المقياس الأصلي. زيادة الاستطالة يشير إلى أعلى ليونة.
نسبة Poisson - قياس العلاقة بين مدى امتداد المادة ومدى رقيقة أثناء عملية التمدد.
هناك العديد من طرق الاختبار المختلفة لأنواع مختلفة من البلاستيك. ينطبق ASTM D638 فقط على عينات البلاستيك الصلبة بين 1.00 مم و 14 ملم. إذا كانت العينة عبارة عن ورقة أو فيلم أقل من 1.00 مم ، فيجب اختباره إلى ASTM D882. على الرغم من أنه يوفر نتائج مماثلة لـ ISO 527-2 ، لا يعتبر ASTM D638 مكافئًا تقنيًا بسبب الاختلافات في حجم العينة ومتطلبات الاختبار. في حين أن بعض الشركات المصنعة الكبيرة متعددة الجنسيات تختبر كل من ASTM D638 و ISO 527-2 ، فإن معظم عملائنا يوضحون تفضيلًا لمعايير واحدة أو أخرى بناءً على موقعهم الجغرافي. عادة ما يختبر مصنعو أمريكا الشمالية ASTM D638 بينما يختبرون في أوروبا وآسيا في المقام الأول ISO 527-2. يختبر العملاء في الصين بالتساوي إلى ASTM D638 و ISO 527-2. يمكن العثور على جميع طرق الاختبار هذه في وحدات تطبيقات Bluehill® Universal ، والتي تعد قوالب طريقة مُصورة مسبقًا لمعايير ASTM و ISO الأكثر شعبية.
يتم إجراء معظم اختبار ASTM D638 على آلة اختبار عالمية أعلى الجدول. يعد نظام 5 كيلو نيوتن أو 10 كيلو نيوتن (1125 أو 2250 رطلًا) أكثر شيوعًا ، ولكن مع زيادة القوة والمواد المركب المعززة في القوة ، قد تكون هناك حاجة إلى وحدات ذات سعة أعلى - مثل 30 كيلو نيوتن أو 50 كيلو نيوتن.
من المهم أن يتم عقد العينات بشكل آمن داخل آلة الشد. غالبًا ما تكون السيطرة الهوائية مع وجوه الفك المسننة أفضل قبضة لعقد المواد البلاستيكية الصلبة. مع قبضة الهوائية ، يتم الحفاظ على قوة الإمساك عن طريق ضغط الهواء ، والتي تظل ثابتة حتى لو تغير سماكة العينة بشكل كبير أثناء الاختبار. بالنسبة للقوى التي تتجاوز 10 كيلو نيوتن ، عادة ما توجد فقط مع مواد مقواة ، يفضل أن يفضل قبضة الإسفين اليدوي.
هناك خمسة أنواع مسموح بها لـ ASTM D638 والتي تختلف في الحجم اعتمادًا على سمك العينة وكمية المواد المتاحة. الأكثر استخدامًا هي عينات النوع الأول ، والتي يبلغ سمكها 3.2 مم ويتم إنشاؤها بشكل عام عن طريق صب الحقن. يبلغ طول العينات من النوع الأول 165 مم وعرض 13 ملم ، بطول مقياس قدره 50 ملم. عادةً ما تكون العينات المسطحة مصبوبة أو مقطوعة أو تشكيلها في شكل "Dogbone" أو "الدمبل" ، مما يضمن حدوث استراحة في وسط العينة بدلاً من مناطق التثبيت. بالإضافة إلى العينات المسطحة ، يسمح ASTM D638 أيضًا باختبار الأنابيب والقضبان الصلبة ، وكلاهما يجب أن يتم تشكيله أيضًا في شكل عظم الكلاب. في الحالات التي تكون فيها المواد محدودة ، ستستخدم العديد من المختبرات عينات من النوع الرابع أو النوع V. الأبعاد المطلوبة لعينات النوع الرابع هي نفس الأبعاد المطلوبة لـ ASTM D412 Die Cut C ، مما يعني أنه يمكن استخدام نفس قطع الموت. عينات النوع V هي الأصغر ، مع طول مقياس قدره 0.3 بوصة فقط.
يجب قياس جميع العينات قبل الاختبار وفقًا لـ ASTM D5947. يجب أن تكون معظم أجهزة الميكرومتر النموذجية مناسبة لأداء هذه القياسات. لكي يعرض نظام الاختبار قياسات الإجهاد بدلاً من مجرد قياسات القوة ، سيُطلب من المشغلين إدخال المساحة المستعرضة (أو سماكة وعرض) العينة ، لأن الإجهاد = منطقة القوة / المستعرضة (يظهر هذا في وحدات PSI ، PA ، KPA ، GPA ، إلخ).
يجب قياس العينات المقطوعة أو المعنية بشكل فردي ، لكن المشغلين الذين يستخدمون العينات المصبوبة بالحقن يحتاجون فقط إلى قياس عينة واحدة من مجموعة عينة مما يوفر التباين في تلك العينة أقل من 1 ٪. غالبًا ما يتم إنتاج العينات المصبوبة بالحقن بزاوية مسودة بدلاً من أن تكون مربعة تمامًا ، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند قياس العينة. تأكد دائمًا من أن قياسات العرض تؤخذ في وسط مسودة الزاوية.
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 الإدخال ويزيد من الكفاءة.
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 النتائج ، ويجب توخي الحذر المناسبة لضمان محاذاة جميع العينات باستمرار لكل اختبار. تتمثل إحدى طرق معالجة الاختلال في استخدام وجه الفك بالقرب من نفس عرض العينة ، مما يجعل من السهل نسبيًا ضبط المحاذاة بصريًا. لكن 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 معرفة بسهولة أن عينةهم قد تم محاذاة بشكل صحيح.
عندما يتم تشديد قبضة على العينات البلاستيكية 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 Bluehill Universal لتطبيع القوى عبر عينات متعددة وإزالة أي قوة أو قوة ضغط ، مما يضمن نتائج متسقة بين العينات. على أجهزة الاختبار الشاملة 6800 ، نوصي باستخدام حماية العينات ، والتي تم تصميمها لمنع تلف العينة 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.
يعد معامل المرونة - كم تمتد العينة أو تشوهات استجابة لقوة الشد - أحد أهم أنواع البيانات التي تجمعها اختبار الشد البلاستيكي ASTM D638. يحتاج المستخدمون إلى جهاز قياس إجهاد مناسب - مقياس تمدد - لجمع هذه البيانات. يجب أن يمتثل مقاييس الإمساك لقياس معامل ASTM E83 من الفئة B-2.
تتوفر العديد من خيارات التوسيع حسب احتياجات المختبر الخاص بك. أبسط نوع هو مقياس قياس مقطع 2630 من سلسلة ثابتة. يجب على المشغل تقسيم هذا مباشرة على العينة في بداية كل اختبار وإزالته بعد عودة العينة أو قبل انهار العينة. إذا كان اختبار POI0
عند تقديم نتائج الاختبار ، من المهم التأكد من تحديد المصطلحات بشكل صحيح من أجل ضمان الامتثال للمعيار وتسهيل مقارنة البيانات بين المختبرات المختلفة. الخطأ الأكثر شيوعًا في الإبلاغ عن البيانات هو الإبلاغ عن قيم الإجهاد باستخدام مصدر غير صحيح (مقياس قياس بدلاً من Crosshead) والذي يمكن أن يؤدي إلى نتائج مختلفة تمامًا.
تشير معايير اختبار البلاستيك إلى مصطلح يسمى الإجهاد الاسمي الذي يتم تعريفه بشكل مختلف اعتمادًا على طريقة الاختبار المستخدمة. بالنسبة إلى ASTM D638 ، يتم تعريف الإجهاد الاسمي على أنه سلالة تقاس من إزاحة Crosshead ، وليس من مقياس التمدد. وذلك لأن البلاستيك لا ينهار بشكل متجانس ، وغالبًا ما يركز الضغط على جزء صغير بشكل غير متناسب من العينة ، وهي خاصية تسمى "الابتكار". بالنسبة لأي مواد رقبة أو نقطة عائد ، لا يمكن الإبلاغ عن استطالة النسبة المئوية عند الاستراحة عن طريق مقياس التمديد ، حيث قد يحدث التعقيد خارج طول مقياس التمديد. لذلك يجب استخدام الضغط الاسمي للإبلاغ عن استطالة في المئة في أي نقاط بعد العائد. يعد استخدام مقياس التوسيع للضغط عند الاستراحة أمرًا مقبولًا فقط إذا كانت السلالة متجانسة في جميع أنحاء العينة ولا تظهر أو غلة.
قد تتطلب المواد البلاستيكية التي تظهر سلوكيات مختلفة استخدام حسابات المعامل المختلفة لالتقاط الجزء المرن من الاختبار بشكل مناسب. تسمح معظم برامج الاختبار الحديثة بتخصيص حسابات المعامل. فهم كيفية حساب المعامل أمر بالغ الأهمية لضمان الاتساق في النتائج.
بالنسبة للمواد التي لا تظهر جزءًا خطيًا حقيقيًا ، يوصى عادةً بمعامل Secant ، مما يخلق خط معامل بين الصفر وأي نقطة محددة من قبل المستخدم على المنحنى. تشكل حسابات معامل القطاع خطًا أفضل بين نقطة البدء والنهاية المحددة وتنفيذ ملاءمة المربعات الصغرى. الأكثر شيوعًا ، يتم استخدام حساب معامل يونغ ، ويحدد المنحدر على عدد من المناطق والإبلاغ عن المنحدر الأكثر حدة عبر المربعات الصغرى. يتيح Bluehill Universal للمستخدمين إما تحديد عدد من المناطق أو استخدام حساب معامل Young التلقائي.
بالنسبة للمختبرات ذات الاحتياجات ذات الحجم الكبير ، يمكن إجراء العديد من التعديلات على إعداد آلة الشد لتسريع عملية الاختبار وزيادة الإنتاجية ، حتى أنظمة الاختبار الآلية بالكامل. تم تصميم الأنظمة الآلية بالكامل لدمج قياس العينات وتحميل العينة واختبارها وإزالتها ، ويمكن تشغيلها لساعات دون تفاعل المشغل. تساعد هذه الأنظمة في تقليل التباين بسبب الخطأ البشري ويمكن تركها قيد التشغيل بعد انتهاء التحول لمواصلة الحصول على النتائج عندما يعود المشغلون إلى المنزل.