ASTM D790: Zkouška 3bodovým ohybem plastů
Norma ASTM D790 popisuje zkušební metodu pro stanovení ohybových vlastností nevyztužených a vyztužených plastů, kompozitů vyztužených vlákny s vysokým modulem a izolačních materiálů. Typickými výsledky zkoušek podle normy ASTM D790 jsou modul pružnosti v ohybu, napětí a deformace na mezi kluzu, pevnost v ohybu a deformace v ohybu při porušení. Zkoušky se uplatňují na polotuhých a tuhých plastech, ale provádějí se pouze do maximální deformace v ohybu 5 %
Další normy pro ohybové zkoušky plastů a kompozitů vyztužených vlákny:
- ASTM D6272: Standardizovaná zkušební metoda pro stanovení ohybových vlastností nevyztužených i vyztužených plastů a elektroizolačních materiálů čtyřbodovým ohybem popisuje postup, při níž maximální ohybové napětí mezi ohybovými žebry vzniká v zóně bez smykového napětí.
- Norma ISO 178: Plasty – Stanovení ohybových vlastností, popisuje tříbodovou zkoušku ohybem, avšak s odlišným technickým obsahem.
- ISO 14125: Vlákny vyztužené plastové kompozity – Stanovení ohybových vlastností
Účel zkoušky a charakteristické hodnoty Průběh zkoušky Tvar & rozměry vzorku Měření síly & průhybu Rychlost zkoušky Zkušební software Automatizace Časté dotazy Ke stažení Vyžádat si konzultaci
ASTM D790: Účel zkoušky a charakteristické hodnoty
Zkouška tříbodovým ohybem podle ASTM 178 představuje tradiční metodu pro stanovení charakteristických vlastností tuhých a polotuhých plastů. Ohybové vlastnosti zjištěné pomocí těchto zkoušek mají velký význam pro konstruktéry, inženýry a výrobce materiálů, aby se ujistili, že použitý plast splňuje požadavky pro určené použití.
Typickými výsledky podle normy ASTM D790 jsou:
- Ohybový modul: Ohybový modul je mírou tuhosti tvaru vzorku a materiálu, charakterizuje odolnost proti ohybovému zatížení. Norma ASTM D790 uvádí tři metody výpočtu modulu pružnosti v ohybu, z nichž každá vede k jiným výsledkům:
- Modul pružnosti
Poměr napětí odpovídající deformaci v mezích pružnosti - Sečný modul
Poměr napětí k odpovídající deformaci v libovolně zvoleném bodě křivky napětí-deformace - Modul kordu
Sklon mezi dvěma definovanými body v diagramu napětí-deformace
- Modul pružnosti
- Pevnost v ohybu: Pevnost v ohybu udává maximální zatížení, které vykazuje materiál před porušením.
- Napětí v ohybu při stanoveném průhybu
- Napětí v ohybu a průhyb na mezi kluzu a při lomu zkušebního tělesa
Průběh zkoušky podle ASTM D790
- Při tříbodové zkoušce ohybem podle ASTM D790 se kvádrový zkušební vzorek umístí na dvě podpěry. Razník působí na střed vzorku a deformuje jej stanovenou zkušební rychlostí, dokud nedojde k jeho porušení, a to až do maximální deformace v ohybu 5 %.
- Během deformačního procesu se měří síla, kterou razník působí na vzorek, a průhyb zkušebního vzorku pod razníkem.
- Výslednou křivku síla-průhyb lze pomocí údajů o rozměrech vzorku a vzdálenosti mezi podporami převést na křivku napětí-deformace. Je třeba brát v úvahu, že výpočetní vzorce, které norma nabízí, platí pouze v rozsahu malých průhybů. To je hlavní důvod, proč je ohybová zkouška podle normy ASTM D790 metodou B omezena na maximální deformaci v ohybu 5 %.
Velikost vzorku podle ASTM D790
Pro zkoušky podle ASTM D790 se vzorky připravují vstřikováním, nebo se mechanicky odebírají z desek, plechů či výlisků.
- Podle ASTM D790 mají vzorky z tvářených plastů obvykle průřez 3,2 mm x 127 mm a délku 12,7 mm. Definovaný poměr tloušťky a vzdálenosti podpor 16 odpovídá rozteči podpor 51 mm. Kromě toho jsou v normě definovány další požadavky na vzorky o tloušťce větší než 3,2 mm a menší než 1,6 mm.
- Pro zkoušení vrstvených termosetů a deskových materiálů pro elektrickou izolaci může být nutné vzorky opracovat na tloušťku 25,4 mm nebo 12,7 mm. Pokud je pevnost ve smyku v porovnání s pevností v tahu velmi nízká, musí se poměr tloušťky a podpory zvýšit na 32 nebo dokonce 40, aby se zabránilo smykovým trhlinám.
- Zkoušky vysoce pevných kompozitů vyztužených vlákny se provádějí podle poměru tahové pevnosti ve smyku a roztečí opěr 16, 32 nebo 40 v závislosti na tloušťce. U vysoce anizotropních materiálů může být pro správné stanovení modulu pružnosti vyžadován dokonce poměr 60.
Měření rozměrů zkušebních těles pro zkoušky ohybem vyžaduje mimořádnou pečlivost. Protože tloušťka vzorku vstupuje do výpočtu v ohybového napětí kvadraticky, je chyba výsledku měření rovněž kvadratickou funkcí. Odchylka měření pouhé 0,1 mm při výšce vzorku 3,2 mm (nominální) vede k chybě ohybového napětí přibližně 5 %. Z tohoto důvodu se tloušťka zkušebních vzorků měří mikrometrem, který splňuje požadavky normy ASTM D5947.
ASTM D790: měření síly a průhybu
Měření síly podle normy ASTM D790 se musí provádět v příslušném rozsahu s přesností ±1 % zobrazené hodnoty. Kalibrace zařízení pro měření zatížení se provádí podle ASTM E4.
Podle ASTM D790 lze průhyb ve středu mezi podpěrami měřit buď prostřednictvím pozice příčníku (typ I), nebo se měří přímo pomocí systému samostatných snímačů deformace (typ II):
- Při měření polohy příčníku musí být dodržena přesnost odpovídající třídě B podle ASTM E2309. V případě přímého měření průhybu se zkouška provádí v souladu s ASTM E83, přičemž pro stanovení modulu pružnosti musí být dodržena třída B-2 a pro stanovení ostatních deformací třída C.
- Pro měření průhybu na základě pozice příčníku podle typu I poskytuje zkušební software testXpert automatickou korekci vlastní deformace zkušebního zařízení, při níž se určí skutečná deformační křivka zkušební sestavy a uloží se do softwaru.
Společnost ZwickRoell nabízí různé systémy snímačů deformace typu II, které tyto požadavky splňují. Liší se především možnostmi kombinace s jinými zkušebními metodami:
- Mechanické průtahoměry s raménky, která jsou umístěna přímo pod vzorkem. Tento typ je vhodný pro zkoušky tlakem a ohybem
- Raménka pro použití s mechanickými snímači deformace makroXtens a multiXtens.
- Měřicí zařízení se značkováním pro použití optického snímače videoXtens
Zkušební rychlost podle ASTM D790
Zkušební metody podle ASTM D790 a jejich vliv na rychlost zkoušky:
- Pro materiály, u kterých dochází k poškození i při malém průhybu se přednostně používá metoda A s rychlostí deformace 0,01 min-1.
- Materiály, které nevykazují poškození ani mez kluzu až do 5% prodloužení, se zkouší metodou B. Při ní je rychlost deformace 0,1 min-1, tedy desetkrát vyšší.
To znamená, že obsluhující personál musí zkušební rychlost, kterou je na stroji třeba nastavit, vypočítat na základě tloušťky zkušebního tělesa a rozpětí podpěr nebo poměru rozpětí podpěr a tloušťky vzorku. Tato funkce se nechá pohodlně uložit do zkušebního softwaru testXpert a proces výpočtu lze automatizovat.
Pro standardizovaná zkušební tělesa o rozměrech 3,2 x 12,7 x 127 mm a poměr podpor 16 je rychlost zkoušky v souladu s normou ASTM D790:
- Metoda A: 1,4 mm/min
- Metoda B: 13,7 mm/min
Přípravek pro zkoušku tříbodovým ohybem podle ASTM D790
Vedle rozměrové přesnosti je klíčovou vlastností našeho sofistikovaného přípravku pro zkoušku ohybem přesné seřízení. Podpěry musí být precizně vzájemně vyrovnány jednak vůči sobě a rovněž vůči ohybovému (tlačnému) trnu. Úhlové chyby vedou ke zkreslení náběhu křivky napětí-deformace, což může významně ovlivnit určení modulu pružnosti. Nastavitelné podpěry a dobře navržené měrky velmi usnadňují práci. Zarážky na podpěrách zajišťují přesné umístění zkušebních těles.
Výhody a vlastnosti přípravku ZwickRoell pro 3bodový ohyb
- S tímto přípravkem pro zkoušku ohybem od společnosti ZwickRoell lze provádět zkoušky až do maximální síly 20 kN. Maximální průhyb je 36 mm.
- Při použití měrky k nastavení rozpětí podpěr a středicích zarážek lze přípravek pro zkoušku ohybem nastavit v souladu s normami podle ISO 178 a ASTM D790.
- Rozpětí i úhel podpěr je možné nastavit. To znamená, že je lze vystředit vůči sobě navzájem i vůči razníku a také je velmi přesně vyrovnat v ose.
- Středicí zarážky přípravku se nastaví a umístí pomocí měřidla.
Zkušební stroje pro tříbodovou zkoušku ohybem podle ASTM D790
Zkoušky 3bodovým ohybem podle ASTM D790 lze provádět na našich univerzálních zkušebních strojích zwickiLine, ProLine nebo Allround Line.
Jednoduše a spolehlivě začněte zkoušet podle ASTM D790 s testXpert
S naším zkušebním softwarem testXpert je proces zapracování obsluhujícího personálu tak rychlý, že operátoři mohou okamžitě zahájit práci. Vidí pouze úkoly, které se týkají jejich konkrétních povinností, a jsou krok za krokem vedeni zkouškou podle normy ASTM D790.
- Všechny zkušební parametry a výsledky definované v normě ASTM D790 jsou obsaženy ve standardizovaném zkušebním programu a samozřejmě v souladu s touto metodou. Zkušební software provádí uživatele celým postupem krok za krokem.
- Uživatelé vidí pouze ta zadání, která mají provést a která jsou definována oprávněním ve Správě uživatelů.
- Rozměry vzorku podle normy ASTM D790 mohou být načteny přímo do zkušebního softwaru z připojeného mikrometru nebo digitálního měřidla. To šetří čas a eliminuje chyby.
- testXpert vám pomáhá k dosažení maximální efektivity práce. Zkoušení tak může být rychlejší až o 30 %.
Zajištění snadného a bezproblémového přehledu
- Pomocí standardizovaných rozhraní jsou parametry zkušební úlohy rychle a bezchybně načteny ze systému ERP nebo QS a výsledky po zkoušce přeneseny zpět. Tím se významně šetří čas přenosu dat a předchází se chybám.
- Díky centralizovanému přístupu ke všem zkušebním datům pomocí modulu testXpert Analytics lze provádět vyhodnocení charakteristických hodnot z různých sérií zkoušek. Rovněž nad rámec normy ASTM D790: Modul pružnosti v tahu, modul pružnosti v ohybu, pevnost v tahu, rázová houževnatost, rychlost toku a další charakteristické hodnoty lze snadno reprodukovat a vyhodnocovat.
- S naší funkcí Analýzy trendu a Dlouhodobé statistiky máte možnost jednoduše sledovat vyhodnocovaná data ve zvolené časové periodě.
Automatizovaná zkouška tříbodovým ohybem podle ASTM D790
Obzvláště jedná-li se o velké počty vzorků, zaměstnávají tyto zkoušky velké množství personálu. Automatizovaný systém pro zkoušení plastů je zárukou reprodukovatelných výsledků. Zajistí rutinní činnosti, které již nebude muset provádět kvalifikovaný personál laboratoře. Ten může naopak převzít složitější úkoly, jako je interpretace výsledků zkoušek, hodnocení nových materiálů nebo účast na dalším výzkumu.
Pro automatizované provádění zkoušek tříbodovým ohybem podle ASTM D790 doporučujeme naše zkušební systémy roboTest N, roboTest L nebo roboTest R. Provádění různých zkoušek, například tahem podle ASTM D638 a ohybem podle ASTM D790 je možné po jednoduché přestavbě nebo integrací několika zkušebních přípravků do jednoho systému.
Srovnání našich automatizovaných zkušebních systémů pro plasty Požádat o konzultaci
Často kladené dotazy k normě ASTM D790
Obě normy uvádí metodu pro stanovení ohybových vlastností plastů, ale liší se v oblastech použití, geometrii zkušebního vzorku a zkušebním postupu. Výsledky zkoušek proto nelze spolehlivě srovnávat. Při testování plastů můžeme očekávat rozdíly způsobené rozměry zkušebních vzorků, které ovlivňují morfologii materiálu. Další proměnné vyplývají z různých zkušebních rychlostí a rozdílů ve způsobu stanovení hodnot modulu pružnosti.
Norma ASTM D790 popisuje zkušební metodu pro stanovení ohybových vlastností nevyztužených a vyztužených plastů, kompozitů vyztužených vlákny s vysokým modulem a izolačních materiálů. Typickými výsledky zkoušek jsou modul pružnosti v ohybu, napětí a deformace na mezi kluzu, pevnost v ohybu a deformace v ohybu při porušení. Zkoušky se uplatňují na polotuhých a tuhých plastech, ale provádějí se pouze do maximální deformace v ohybu 5 %
Výsledky zkoušek ohybem plastů podle norem ISO 178 a ASTM D790 jsou obvykle podobné, ale nejsou přímo srovnatelné. Důvodem jsou různé rychlosti deformace při zkoušce, různé metody výpočtu hodnoty modulu pružnosti a rozdíly, které mohou vyplývat z výroby zkušebních vzorků.
Normy ISO jsou vypracovávány na základě širokého mezinárodního konsensu, který je vytvářen mezinárodními normalizačními výbory. Tyto výbory jsou tvořeny odborníky z národních normalizačních orgánů zúčastněných zemí. Normy ASTM jsou vypracovávány na národní úrovni v USA, přestože ASTM International umožňuje účast odborníků ze zemí mimo USA.
Modul pružnosti v ohybu je měřítkem tuhosti materiálu. Stanoví, jak dobře je materiál schopen odolat zatížení v ohybu. Pevnost v ohybu udává maximální zatížení, které materiál snese před porušením.
Ohybové napětí se vypočítá podle normy ASTM D790 nebo ISO 178 jako nejvyšší napětí vzorku uprostřed mezi podpěrami. Výpočtový vzorec uvedený v normě vychází z ideálního stavu zatížení. Úhlové chyby nebo třecí síly na podpěrách vyplývající z rostoucího průhybu vzorku během zkoušky ohybem se nezohledňují. Výpočet je dostatečně přesný pouze v případě malých úhlů průhybu.
Úhlové chyby mezi podpěrami nebo mezi podpěrami a razníkem vedou k tomu, že mezi vzorkem a zkušebním přípravkem dojde na začátku zkoušky ke kontaktu. S rostoucím zatížením se vzorek deformuje v krutu a dosáhne se lineární podpory. Tyto počáteční deformace jsou patrné jako zkreslení náběhu křivky napětí-deformace, tj. jako rostoucí gradient v počáteční oblasti. To může významně ovlivnit hodnoty sečného modulu a modulu kordu. Modul pružnosti podle normy ASTM D790 je na tento vliv citlivý méně.
