ASTM D256: Zkouška rázem plastů podle Izod na vzorcích s vrubem
Norma ASTM D256 popisuje rázové zkoušky metodou Izod pro určení rázové houževnatosti plastů. Norma ASTM D256 popisuje odolnost plastů proti rázovému zatěžování metodou Izod. Na vzorek s vrubem, upnutým jedním koncem, působí rázové zatížení. Výsledek je prezentován jako absorpce energie vzorku v závislosti na jeho tloušťce.
Zkoušky rázové houževnatosti metodou Izod jsou popsány v normách ISO 180 a ASTM D4508.
Účel a použití Metody A až E Vzorek a rozměry Provedení zkoušky Video Další související normy Rozdíl mezi metodami Izod & Charpy Výpočet rázové houževnatosti Zkušební systémy Často kladené dotazy
Účel a použití zkušební metody podle ASTM D256
Rázová zkouška vzorků s vruby Izod podle ASTM D256 poskytuje charakteristické hodnoty odolnosti při rázu a vrubové citlivosti při vysokých rychlostech deformace jako hodnotu energie závislé na tloušťce vzorku. Zkoušky se obvykle provádějí při běžných klimatických podmínkách, při 23 °C a 50% relativní vlhkosti podle ASTM D618.
Význam a použití:
- Porovnání různých tvářených materiálů
- Sledování přípustných odchylek v rámci vstupní kontroly zboží a zajištění jakosti
- Zkoušení obrobených vzorků z hotových dílů
- Vytváření materiálových listů
- Sledování vlivu stárnutí
Zkoušky vrubové houževnatosti metodou Izod jsou také nabízeny jako instrumentované, tzn. s rychlým měřením síly. Dosud však není vypracován žádný standardizovaný postup.
ASTM D256 – norma, která zahrnuje různé zkušební metody
Vrubovaná rázová zkouška metodou Izod podle ASTM D256 se používá u všech plastů k hodnocení chování při rázovém zatěžování. Na vzorek s vrubem, jedním koncem vetknutým v upínači, působí rázové ohybové zatížení. Výsledek je prezentován jako absorpce energie vzorku v závislosti na jeho tloušťce.
Tato norma umožňuje různé postupy zkoušky, velikosti vrubů a uspořádání podle citlivosti polymerního materiálu na vrub.
- Metoda A se používá pro plasty s houževnatostí podle Izoda větší nebo rovnou 27 J/m. V takovém případě se používá rádius vrubu 0,25 mm. Výsledek se vypočítá přímo z výšky zdvihu kyvadlového kladiva po úderu.
- Metoda C se používá pro velmi křehké plasty s houževnatostí podle Izoda menší než 27 J/m. Tento postup odpovídá metodě A, avšak naměřená energie nárazu je korigována o velikost vypočtené odstředivé energie vzorku.
- Metoda D se používá k hodnocení vrubové citlivosti polymerního materiálu. Měří se vrubová houževnatost na vzorcích s různými poloměry vrubu a vrubová citlivost se vypočítá jako lineární gradient v závislosti na poloměru vrubu.
- Metoda E se používá k hodnocení rázové houževnatosti vzorků bez vrubu. Při této metodě se vzorek upne otočený o 180° tak, aby byl vrub orientován proti směru rázu. Výsledek je pouze částečně srovnatelný se zkouškou vzorku bez vrubu.
ASTM D256: zkušební tyče a rozměry
Vnější rozměry vzorků podle normy ASTM D256 jsou definovány takto: délka 2,5 palce (63,5 mm), výška 0,5 palce (12,5 mm). Šířka vstřikovaných vzorků může být v rozmezí od 0,118 palce (3,0 mm) do 0,5 palce (12,5 mm), přičemž se běžně používají vzorky o šířce 1/8 palce (3,2 mm) nebo 1/4 palce (6,35 mm). Přesné údaje lze nalézt ve specifikacích zkoušeného materiálu nebo je třeba je dohodnout mezi zúčastněnými stranami. U vzorků, které jsou obráběny ze součástí, určuje šířku obvykle tloušťka stěny součásti. Vzorky odebrané z tenčích tlouštěk stěn se zkoušejí rázem podle normy ASTM D1822.
Vzhledem k tomu, že metoda popisuje měření vrubové houževnatosti, musí být vzorek vrubovaný.
- Při běžně používané metodě A se do vzorku vyfrézuje zářez o poloměru 0,25 mm a úhlu 45° tak, aby na základně vrubu zůstala výška 0,40 palce (10,16 mm).
- Má-li být vrubová citlivost měřena podle metody D, musí mít vzorky vyrobeny různé poloměry vrubů. Kromě standardního vrubu podle metody A se vzorky vyrobí s poloměrem vrubu 0,04 palce (1,0 mm).
Pro přípravu vrubů je k dispozici motorizovaný vrubovací stroj ZNO se standardní frézou s jedním řezným zubem. Pro menší množství vzorků doporučujeme ruční frézku s automatickým posuvem.
Při zkoušce je důležité, aby byl vrub orientován přesně ve směru největšího ohybového momentu. Přesná poloha vzorku se nastaví buď pomocí výškového dorazu, nebo se vzorek vystředí pomocí vestavěného vyrovnávacího přípravku.
Provedení zkoušky rázem metodou Izod podle ASTM D256
Vzorky opatřené vruby se zkouší metodou Izod podle ASTM D256. Zkoušky se provádí na rázových strojích pro plasty s kyvadlovým kladivem, které je na jednom konci tyče opatřeno úderníkem a na druhém konci je upevněno na ložisku s nízkým třením.
Princip měření je založen na kyvadlovém kladivu s určenou energetickou kapacitou a výškou pádu. Při přerážení vzorku dochází ke změně (uvolnění) části kinetické energie kladiva. V důsledku toho se kyvadlové kladivo po nárazu nevrátí do původní výšky pádu. Naměřený rozdíl výšky pádu a vzestupu se pak stává měřítkem absorbované energie. Z výšky pádu se také definuje nárazová rychlost, aby se zkoušky prováděly s reprodukovatelnými rychlostmi deformace.
Standardní kyvadlové kladivo podle normy ASTM D256 má počáteční potenciální energii 2,7 J při stanovené výšce pádu 610 ± 2 mm. Další velikosti kladiva mají dvojnásobnou počáteční potenciální energii při stejné výšce pádu. Výsledkem je nárazová rychlost přibližně 3,46 m/s pro všechna kyvadlová kladiva.
V souladu s normami může být každé rázové kladivo použito do 85 % své počáteční potenciální energie. Pokud je možné použít více velikostí kyvadlových kladiv, mělo by být v každém případě vybráno to nejlehčí.
Vzorek se upne na hraně s určenou orientací tak, aby se vrub nacházel přesně v místě upnutí, tj. v oblasti největšího ohybového momentu. Protože síla upnutí může ovlivnit výsledek, je užitečným řešením pneumatický nebo řízený systém upínací síly.
Uvedený typ měření předpokládá, že veškeré energetické ztráty jsou způsobeny přerážením vzorku. Proto je důležité minimalizovat, opravit nebo zcela odstranit všechny vnější zdroje chyb. Zde jsou uvedeny přísné specifikace a kontroly, které jsou součástí pravidelných kalibrací, týkající se ztrát třením, k nimž nevyhnutelně dochází (odpor vzduchu a tření v ložiskách kyvadlového kladiva). Hodnoty pro korekce se změří a přiřadí příslušnému kyvadlovému kladivu. Pro kvalitu měření je nezbytná dostatečná hmotnost přístroje a antivibrační instalace rázového kladiva na velmi stabilním těžkém laboratorním stole, na pracovní desce pevně uchycené k pevné zdi, podlaze nebo na zděné plošině. Vlastní vibrace přístroje jsou díky speciální konstrukci minimalizovány. Z toho důvodu ZwickRoell používá kyvadlová kladiva s dvojitými tyčemi z jednosměrných uhlíkových materiálů, které mají velmi nízkou hmotnost a zároveň vysokou tuhost. Tím jsou zaručeny minimální oscilace.
Video: Kyvadlová rázová kladiva pro zkoušení plastů
Řada kyvadlových rázových kladiv HIT pro zkoušení plastových materiálů ZwickRoell nabízí vysoce přesné a cenově výhodné řešení. Kyvadlová rázová kladiva jsou k dispozici v rozsahu od 5 do 50 joulů a hodí se nejen pro provádění standardizovaných zkoušek rázové houževnatosti metodou Izod podle ASTM D256, ale také zkoušek Charpy, Dynstat a zkoušek rázem v tahu podle norem ASTM, ISO a DIN.
Další normy pro měření rázové a vrubové houževnatosti metodou Izod
- ASTM D4812: Zkušební metoda Izod pro měření rázové houževnatosti vzorků bez vrubů
- ASTM D4508: Zkušební metoda Izod pro měření malých vzorků (čipy), která je obdobou rázové zkoušky Dynstat podle normy DIN 53435.
- Norma ISO 180 popisuje rázovou zkoušku metodou Izod pro stanovení rázové a vrubové houževnatosti plastů. Poskytuje charakteristické hodnoty rázové houževnatosti při vysokých rychlostech deformace vztažené na průřez zkušební tyče.
Rozdíl mezi metodami Izod a Charpy
Obě metody charakterizují rázovou houževnatost materiálu velmi podobným způsobem, takže výsledky do značné míry korelují.
- V normách ASTM se obvykle používá zkušební metoda Izod, při níž je vzorek umístěn vertikálně.
- V normách ISO se dává přednost metodě Charpy, která vychází z tříbodového ohybu.
- Obě metody se používají k měření vrubové houževnatosti, tak aby vrub zkušebního tělesa byl při nárazu orientován na ohyb v zóně tahového namáhání. Při zkoušce metodou Izod se tato tahová zóna nachází na nárazové straně kyvadlového kladiva a při zkoušce metodou Charpy na straně opačné.
- Metoda Charpy přináší různé výhody při zkouškách za nízkých teplot, protože body kontaktu vzorku v rázovém kladivu jsou relativně daleko od bodu, do kterého udeří kyvadlové kladivo. Tímto způsobem není teplota zkušební tyče v kritické oblasti ovlivňována podpěrami, a proto mohou být vzorky jednoduše podávány z boxu s řízenou teplotou.
Jak se vypočítá rázová houževnatost?
Při klasické rázové zkoušce metodou Charpy nebo Izod se měří rázová energie, kterou vydá kyvadlové kladivo při nárazu do vzorku. Tuto energii lze snadno určit z rozdílu mezi výškou spuštění kyvadlového kladiva a výškou jeho zdvihu po nárazu. V normách ISO se energie nárazu vztahuje k ploše průřezu vzorku a udává se v [kJ/m²], zatímco v normách ASTM je běžné vztahovat tuto energii k tloušťce vzorku a uvádět hodnotu rázové houževnatosti například v [ft lbf/in].
Co je vrubová houževnatost?
Při zkouškách vzorků bez vrubu se výsledek nazývá rázová pevnost nebo rázová houževnatost, zatímco zkoušky prováděné na vzorcích s vrubem slouží pro určení jejich vrubové houževnatosti.
Optimální zkoušení podle ASTM D256 s použitím softwaru testXpert
Jedno softwarové řešení pro všechny zkoušky: zkouška rázové houževnatosti podle ASTM D256, zkouška tahem, zkouška ohybem, zkouška toku taveniny. Všechna data lze vyhodnocovat společně.
- Různé možnosti importu a exportu dat zajišťují optimální propojení zkoušky rázem podle ASTM D256 a testXpert s vašimi procesy. Zkušební software může automaticky načítat/posílat data z/do jiných systémů, například podnikových systémů ERP nebo LIMS.
- Měření rozměrů zkušebních těles podle ASTM D256 je integrováno: Během měření se výška, šířka a šířka pod vrubem vzorku přenášejí z měřicího zařízení do počítače s testXpert stisknutím tlačítka.
- Všechny vyhodnocované výsledky získané zkouškou rázem podle ASTM D256, tahem, ohybem a toku taveniny jsou ukládány společně do jedné databáze. Veškerá zkušební data jsou snadno dohledatelná a reprodukovatelná – všemi aplikacemi. Přístup je snadný odkudkoli prostřednictvím webového prohlížeče.
- Naše funkce analýzy trendů poskytuje jednoduchý regulační diagram kontroly kvality (SPC), který umožňuje včas odhalit případné odchylky od specifikací kvality.
Často kladené dotazy ke zkoušce metodou Izod podle ASTM D256
ASTM D256 je mezinárodní norma pro stanovení rázové houževnatosti plastů a izolačních materiálů.
Norma ASTM D256 popisuje rázové zkoušky metodou Izod pro určení rázové a vrubové houževnatosti plastů. Zkoušky rázové houževnatosti metodou Izod jsou popsány v normách ISO 180 a ASTM D4508.
Rázová zkouška vzorků s vruby Izod podle ASTM D256 dává charakteristické hodnoty odolnosti při rázu a vrubové citlivosti při vysokých rychlostech deformace jako hodnotu energie závislé na tloušťce vzorku. Zkoušky se obvykle provádějí při běžných klimatických podmínkách, při 23 °C a 50% relativní vlhkosti podle ASTM D618.
Tento druh zkoušky se používá v rámci vstupní kontroly zboží a zajištění kvality, ke zkoušení hotových dílů na obrobených vzorcích, k vytváření materiálových listů a ke sledování účinků stárnutí.
- Rázová zkouška vzorků s vruby Izod podle ASTM D256 dává charakteristické hodnoty odolnosti při rázu a vrubové citlivosti při vysokých rychlostech deformace jako hodnotu energie závislé na tloušťce vzorku.
- ASTM D4812: Zkušební metoda Izod pro měření rázové houževnatosti vzorků bez vrubů
- ASTM D4508: Zkušební metoda Izod pro měření malých vzorků (čipy), která je obdobou rázové zkoušky Dynstat podle normy DIN 53435.
- Norma ISO 180 popisuje rázovou zkoušku metodou Izod pro stanovení rázové a vrubové houževnatosti plastů. Poskytuje charakteristické hodnoty rázové houževnatosti při vysokých rychlostech deformace vztažené na průřez zkušební tyče.
Obě zkušební metody charakterizují rázovou houževnatost plastového materiálu. V normách ASTM se obvykle používá zkušební metoda Izod, při níž je vzorek umístěn vertikálně. V normách ISO se dává přednost metodě Charpy, která vychází z tříbodového ohybu.
Obě metody se používají k měření vrubové houževnatosti, tak aby vrub zkušebního tělesa byl při nárazu orientován na ohyb v zóně tahového namáhání. Při zkoušce metodou Izod se tato tahová zóna nachází na nárazové straně kyvadlového kladiva a při zkoušce metodou Charpy na straně opačné.
Při rázové zkoušce metodou Charpy nebo Izod se měří rázová energie uvolněná kyvadlovým kladivem při úderu do vzorku. Tuto energii lze snadno určit z rozdílu mezi výškou spuštění kyvadlového kladiva a výškou jeho zdvihu po nárazu. V normách ISO se energie nárazu vztahuje k ploše průřezu vzorku a udává se v [kJ/m²], zatímco v normách ASTM je běžné vztahovat tuto energii vůči tloušťce vzorku a uvádět hodnotu rázové houževnatosti například v [ft lbf/in].