Metody pro stanovení pomalého růstu trhliny
Trubky vyrobené z polyethylenu jako PE80, PE100 nebo vylepšené PE100RC vykazují různou míru citlivosti na pomalý růst trhliny. K popisu tohoto chování se používají termíny „environmentální stresové praskání“ (ESC) a „pomalý růst trhliny“ (SCG). K porušení tohoto typu dochází až hluboko pod mezí kluzu materiálu, a proto má obrovský význam pro dlouhodobé hodnocení jeho mechanických vlastností.
Na čele trhliny jsou patrné tzv. fibrily, které v závislosti na čase vykazují porušení při zatížení. Tento mechanismus popisuje celá řada zkoušek. Mezi ně patří:
- Krípové zkoušky s konstantním vnitřním tlakem: ISO 1167, ISO 9080
- Pomalý růst trhliny na trubkách opatřených vrubem: ISO 13479
- Zkouška tělesa PE s plným vrubem (FNCT: full notch creep test): ISO 16770
- Zkouška tělesa z PE s vrubem (PENT polyethylene notch tensile test): ASTM F1473, ISO 16241
- Zkouška odolnosti proti praskání (ESCR) ohnutého pásku: ASTM D1693
- Odolnost proti pomalému růstu trhliny – kuželová metoda: ISO 13480
Pro definované urychlení se zkouška provádí na vzorku s ostrým počátečním vrubem, za zvýšené teploty a v urychlující kapalině, obvykle Igepal® CO-630.
Nedávný výzkum přinesl další zkušební metody, které i při velmi krátké době trvání zkoušky umožňují dobré hodnocení ECS. Při využití těchto zkušebních metod tak uživatelé mohou snížit náklady na zkoušení a přitom rychle získat výsledky měření.
V roce 2015 byly publikovány tyto normy:
- ISO 18488: Materiály z polyethylenu (PE) pro potrubní systémy – Stanovení modulu deformačního zpevnění ve vztahu k pomalému růstu trhliny
- ISO 18489: Materiály z polyethylenu (PE) pro potrubní systémy – Stanovení odolnosti proti pomalému růstu trhliny při cyklickém zatěžování – Metoda používající válcové těleso opatřené vrubem (CRB)
Stanovení modulu deformačního zpevnění podle ISO 18488
Tvar vzorku používaný podle této zkušební metody je malá lopatka s relativně širokými rameny; měření se provádí při tahovém zatížení. Modul deformačního zpevnění u PE se měří při teplotě 80 °C s deformačním poměrem λ mezi 8 a 12. To odpovídá intervalu deformace 400 % mezi body 700 % a 1 100 % deformace. V tomto rozsahu je polymer již zcela protažený, což umožňuje měřit deformační chování vláken. Graf závislosti skutečné napětí / neo-Hookeova deformace (λ² - 1/λ) ukazuje pro PE prakticky lineární gradient. Tento gradient je vyjádřen lineární rovnicí ve tvaru σ (true) = Gp (λ² - 1/λ) + C. Gp je lineární faktor gradientu.
Související produkty k ISO 18488
Měření modulu deformačního zpevnění podle ISO 18488 vyžaduje elektromechanický zkušební stroj s vybavením, jako je např.:
- Zkušební stroj řady Z005 AllroundLine (nebo větší)
- Teplotní komora, která dovoluje pohyb tahových přípravků nejméně 360 mm
- Mechanický nebo optický systém měření prodloužení, např. ZwickRoell videoXtens
- Symetrické upínací čelisti (např. pneumatické), zkušební program testXpert podle ISO 18488 zobrazující „skutečné napětí“ a neo-Hookovu deformaci, jakož i „skutečné napětí“ v poměru k deformaci λ s výpočtem GP a kontrolou regresního koeficientu r
Stanovení odolnosti proti pomalému růstu trhliny při cyklickém zatěžování podle ISO 18489
Podle této metody se používá válcový vzorek, na němž byl rotačně vyroben počáteční vrub. Zkušební těleso se cyklicky zatěžuje s konstantní amplitudou síly. Amplituda síly je nastavena tak, aby při ní docházelo k pomalému růstu trhliny.
Výsledkem zkoušky je počet cyklů do porušení vzorku a zobrazuje se jako funkce působícího napětí Δσ0 při počáteční délce trhliny.
Doba trvání zkoušky je díky nové zkušební metodě podle ISO 18489 minimální. Měla by být snížena zejména s ohledem na úroveň cyklického zatěžování v závislosti na geometrii vzorku. Další výhodou této zkušební metody je, že ji lze provádět při pokojové teplotě, takže struktura polymeru zůstává zachována.
Související produkty k ISO 18489
Společnost ZwickRoell vyvinula zkušební stroj LTM s patentovanou technologií lineárního pohonu a pneumatickými upínacími čelistmi s regulací tlaku pro zkoušky podle ISO 18489.
- Cykly zatěžování jsou řízeny přesně a stejnoměrně. Kromě zpětnovazebné regulace zatížení jsou možné i další režimy řízení, například regulace špičkových hodnot či zdvihu pístu
- nebo přímá regulace deformace připojeným průtahoměrem.
- Řízení nulové síly během upínání spolehlivě chrání vzorek před nežádoucími tahovými nebo tlakovými silami během zavírání čelistí.
- Pohon téměř bez opotřebení a nízká spotřeba energie zajišťují nízké provozní náklady.
- Software testXpert III řídí celkovou zkušební sekvenci a automaticky vyhodnocuje výsledky v přehledném a dále zpracovatelném formátu.
Díky tomu je LTM ZwickRoell ideální stroj pro efektivní zkoušení odolnosti proti pomalému růstu trhlin podle ISO 18489.
Poznejte výhody špičkového softwaru pro oblast zkoušení materiálů
Zkušební software testXpert ZwickRoell jinými slovy znamená:
- Snadná obsluha: Začněte hned zkoušet a staňte se jednoduše expertem při zachování maximální bezpečnosti.
- Spolehlivé a efektivní zkoušení: Poznejte výhody spolehlivých výsledků zkoušek a maximální efektivity práce.
- Flexibilní integrace: testXpert znamená optimální řešení pro všechny vaše aplikace a procesy – jednoduše řečeno: pro vaši efektivnější práci
- Koncepce budoucnosti: Zkušební software pro celý životní cyklus zkušebního stroje připravený pro vaše budoucí testovací úlohy.
