ASTM D638: الدليل النهائي لاختبار الشد البلاستيكي

ASTM D638 هو معيار الاختبار الأكثر شيوعًا لتحديد خصائص الشد للبلاستيك المقوى وغير المقوى. مع وصول استخدام البلاستيك إلى أعلى مستوياته على الإطلاق، فمن الأهمية بمكان أن يتمكن المصنعون من 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، يجب على أي شخص يخطط لإجراء اختبار ASTM D638 ألا يعتبر هذا الدليل بديلاً مناسبًا لقراءة المعيار الكامل.

يتم تنفيذ ASTM D638 من خلال تطبيق قوة الشد على عينة العينة وقياس الخصائص المختلفة للعينة تحت الضغط. يتم إجراؤه على آلة اختبار عالمية (وتسمى أيضًا آلة اختبار الشد) بمعدلات شد تتراوح من 1 إلى 500 ملم / دقيقة حتى تفشل العينة (تنتج أو تنكسر). على الرغم من أن ASTM D638 يقيس العديد من خصائص الشد المختلفة، إلا أن ما يلي هو الأكثر شيوعًا:
قوة الشد – مقدار القوة التي يمكن تطبيقها على البلاستيك قبل أن يتمدد (يتمدد بشكل لا يمكن إصلاحه) أو ينكسر.
معامل الشد – مقدار ما يمكن أن تشوه المادة (تتمدد) استجابة للضغط قبل أن تستسلم. المعامل هو قياس صلابة المادة.
الاستطالة - الزيادة في طول المقياس بعد الكسر مقسومة على طول المقياس الأصلي. تشير الاستطالة الأكبر إلى ليونة أعلى.
نسبة بواسون - قياس العلاقة بين مدى تمدد المادة ومدى نحافتها أثناء عملية التمدد.

هناك العديد من طرق الاختبار المختلفة لأنواع مختلفة من البلاستيك. ينطبق ASTM D638 فقط على العينات البلاستيكية الصلبة التي يتراوح سمكها بين 1.00 مم و14 مم. إذا كانت عينتك عبارة عن ورقة أو فيلم يقل سمكه عن 1.00 مم، فيجب اختبارها وفقًا لمعيار ASTM D882. في حين أنها توفر نتائج مماثلة للمواصفة ISO 527-2، إلا أن ASTM D638 لا تعتبر مكافئة من الناحية الفنية بسبب الاختلافات في حجم العينة ومتطلبات الاختبار. في حين أن بعض الشركات المصنعة الكبرى متعددة الجنسيات تختبر كلاً من ASTM D638 وISO 527-2، فإن معظم عملائنا يظهرون تفضيلهم لمعيار واحد أو آخر بناءً على موقعهم الجغرافي. عادةً ما يختبر المصنعون في أمريكا الشمالية ASTM D638 بينما يختبر المصنعون في أوروبا وآسيا في المقام الأول ISO 527-2. يقوم العملاء في الصين باختبار ASTM D638 وISO 527-2 بالتساوي.

هناك خمسة أنواع من العينات المسموح 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 القولبة بالحقن. يبلغ طول عينات النوع الأول 165 ملم وعرضها 13 ملم، ويبلغ طولها 50 ملم. عادةً ما يتم تشكيل العينات المسطحة أو تقطيعها أو تشكيلها آليًا في شكل "عظم الكلب" أو "الدمبل"، مما يضمن حدوث الكسر في وسط العينة بدلاً من مناطق التثبيت. بالإضافة إلى العينات المسطحة، يسمح ASTM D638 أيضًا باختبار الأنابيب والقضبان الصلبة، والتي يجب أيضًا تشكيلها في شكل عظم الكلب. في الحالات التي تكون فيها المواد محدودة، ستستخدم العديد من المختبرات عينات من النوع الرابع أو النوع الخامس. الأبعاد المطلوبة لعينات النوع الرابع هي نفس الأبعاد المطلوبة لقطع القالب C من ASTM D412، مما يعني أنه يمكن استخدام نفس قطع القالب. عينات النوع V هي الأصغر، حيث يبلغ طولها 0.3 بوصة فقط.

يجب قياس جميع العينات قبل الاختبار وفقًا للمواصفة ASTM D5947. يجب أن تكون معظم الميكرومترات النموذجية مناسبة لإجراء هذه القياسات. لكي يقوم نظام الاختبار بعرض قياسات الإجهاد بدلاً من قياسات القوة فقط، سيُطلب من المشغلين إدخال مساحة المقطع العرضي (أو السُمك والعرض) للعينة، لأن الإجهاد = القوة / مساحة المقطع العرضي (يظهر هذا بوحدات Psi، Pa، kPa، GPa، إلخ).
يجب قياس العينات المقطوعة أو المصنعة آليًا بشكل فردي، لكن المشغلين الذين يستخدمون العينات المقولبة بالحقن يحتاجون فقط إلى قياس عينة واحدة من دفعة العينة بشرط إثبات أن التباين في دفعة العينة هذه أقل من 1%. غالبًا ما يتم إنتاج العينات المقولبة بالحقن بزاوية مسودة بدلاً من أن تكون مربعة تمامًا، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار عند قياس العينة. تأكد دائمًا من أخذ قياسات العرض في منتصف زاوية المسودة.
تتيح ميزة جهاز قياس العينات التلقائي في Bluehill Universal للمشغلين توصيل ما يصل إلى ميكرومترين أو أجهزة قياس بالكمبيوتر وإدخال البيانات مباشرة في البرنامج. وهذا يلغي فرص حدوث أخطاء في الإدخال ويزيد من الكفاءة.