Zkoušky tahem plastů při nízké, zvýšené a vysoké rychlosti deformace
Měření závislosti napětí a deformace pomocí zkoušky tahem plastů za podmínek vysoké rychlosti deformace poskytuje údaje pro simulace havárií, například při konstrukci vozidel.
Účel & normy Požadavky na zkušební zařízení Zkušební systémy Brožura o plastech
Technické normy a účel vysokorychlostních zkoušek tahem podle SAE J2749, ISO 18989, ISO 18872, VDA doporučení 287
Měření závislosti napětí a deformace při vysokých rychlostech deformace poskytuje údaje pro simulace nárazů, například při konstrukci vozidel. V současné době se připravuje mezinárodní norma pro různé deformační rychlosti zahrnující statické a vysokorychlostní zkoušky tahem.
- SAE J 2749 definuje zkoušku a požadavky na zkušební zařízení v obecné podobě.
- ISO 189 89 je návrh zkušební normy, která specifikuje postup pro zkoušky v rozsahu deformačních rychlostí od statické až do více než 150 s-1. Základem tohoto projektu je:
- VDA 287, doporučení Německého svazu automobilového průmyslu (VDA).
- CD 22183 definuje kritéria kvality pro dynamické chování měření síly, a umožňuje tak jednotné hodnocení měřicích závislostí z hlediska jejich kvality.
- Norma ISO 18872 představuje spíše teoretický přístup s obecnými definicemi a postupem extrapolace výsledků při vyšších rychlostech deformace. Použití normy je omezené.
Chování při vysokých rychlostech deformace se měří na určených vzorcích a za známých podmínek při zkušebních rychlostech v tahu od statické zkoušky až po rychlost přibližně 5 m/s. Díky tomu lze u vzorků typu 3 podle normy ISO 8256 dosáhnout rychlosti deformace až 200 1/s.
Zkušební požadavky
Pro tyto zkoušky se obvykle používají hydraulické vysokorychlostní tahové stroje, ve kterých je píst krátkodobě zrychlen na požadovanou zkušební rychlost pomocí akumulované hydraulické energie. Tento typ stroje umožňuje měření při nízkých i vysokých rychlostech.
Zkoušky v rozsahu rychlostí více než 1,5 m/s lze provádět také pomocí padostrojů, které jsou speciálně upravené pro zkoušení plastů. Uspořádání zkoušky je v tomto případě podobné zkoušce rázem v tahu, kdy je vzorek pevně uchopen na jedné straně a na opačné straně je připevněn třmen, který přenáší pohyb padajícího závaží na vzorek. Při nižších rychlostech zatěžování nemá smysl zkoušet vzorky na padostroji, a to z důvodu nízkých výšek dopadu a vysokých hmotností beranu, které by byly zapotřebí.
Aby se zkouška dala považovat za platnou, je nezbytné použít vhodný systém pro měření deformace, který dokáže s vysokým rozlišením a dostatečnou rychlostí záznamu určit jak rychlost zkoušky a pohybu jha, tak deformaci vzorku. Nejčastěji se pro tento účel používají vysokorychlostní kamery s vyhodnocením 2D DIC.
Síla se měří pomocí tuhého a lehkého měřicího snímače, který kromě dobré přesnosti měření a získávání měřených hodnot s frekvencí více než 200 kHz musí mít co nejvyšší vlastní mechanickou frekvenci. Frekvence vlastního kmitočtu musí být nejméně 8 až 10krát kratší než doba trvání měření do příslušného měřeného zkušebního okamžiku.
Teoreticky by se měl pohyb přípravků zrychlit z nuly na požadovanou rychlost zkoušky bez časové prodlevy a poté zůstat konstantní. Abychom se tomuto ideálnímu scénáři co nejvíce přiblížili, používá se mezi pístem a úchytem vzorku další prvek s nízkou hmotností – adaptér, který se označuje jako „tyč ztraceného pohybu“. Tento prvek spolu s připojeným držákem vzorku určuje dynamickou posloupnost deformačního procesu, a má proto značný význam pro přiřazení křivky napětí a deformace k požadované třetí ose, rychlosti deformace.
Zkoušky se obvykle provádí v běžných klimatických podmínkách podle normy ISO 291. Pokud je třeba zkoušet chování plastů v tahu při vysokých rychlostech a v širokém rozsahu teplot, máme k dispozici teplotní komory, které lze instalovat do zkušebního prostoru vysokorychlostního zkušebního stroje.
