Suhu Defleksi Panas Menurut ASTM D648 dan ISO 75
Termoplastik, khususnya, semakin kehilangan kekakuan (stiffness) dan kekerasannya pada suhu yang lebih tinggi. Suhu defleksi panas (HDT) juga disebut sebagai suhu distorsi panas menggambarkan suhu di mana material plastik mulai berubah bentuk di bawah beban yang telah ditentukan. Nilai ini digunakan dalam pengujian material untuk mengevaluasi ketahanan termal suatu material. HDT diukur dengan cara memberikan spesimen tertentu pada suhu yang meningkat di bawah beban konstan dalam proses pembengkokan 3 titik (3-point bending) sampai defleksi yang ditentukan tercapai.
Standar ASTM D648 dan ISO 75 menjelaskan prosedur pengujian dan mengatur persyaratan untuk peralatan pengujian dan kondisi pengujian, seperti beban, geometri spesimen, dan laju pemanasan (heating rate), untuk mencapai hasil yang dapat dibandingkan secara internasional.
Metode lain yang cepat dan sederhana untuk menentukan suhu defleksi panas plastik (selain metode yang relatif rumit seperti DSC Differential Scanning Calorimetry atau DMA Dynamic Mechanical Analysis) adalah suhu pelunakan (softening) Vicat VST menurut ISO 306 atau ASTM D1525.
Tujuan & aplikasi Gambaran standar Spesimen Video Urutan pengujian Kondisi pengujian ISO vs ASTMPenguji defleksi panasUnduhan Meminta konsultasi FAQs
Untuk apa HDT digunakan dan mengapa ini penting?
Suhu defleksi panas adalah nilai komparatif murni yang dapat digunakan untuk berbagai tujuan. Dalam jaminan kualitas, hal ini membantu untuk mengidentifikasi deviasi dalam kualitas material selama produksi. Sebagai nilai komparatif relatif, sangat penting untuk memilih plastik untuk aplikasi dengan beban termal, misalnya dalam industri otomotif, listrik atau konstruksi. Ini memberikan informasi kepada pengembang (developer) dan insinyur (engineer) tentang apakah suatu bahan dapat menahan (withstand) persyaratan aplikasi akhir tanpa kehilangan stabilitas dimensinya. Nilai HDT yang tinggi diartikan bahwa material tetap reliable, bahkan pada suhu dan beban yang tinggi. Namun demikian, hasilnya tidak memberikan informasi mengenai suhu pengoperasian maksimum produk akhir!
Suhu defleksi panas - gambaran standar
ISO 75-1 menjelaskan metode pengujian umum untuk menentukan suhu defleksi panas di bawah beban. Pada semua bagian ISO 75, hanya pengaturan spesimen mendatar (flatwise) yang diizinkan untuk pengujian.
ISO 75-2 berisi persyaratan khusus untuk plastik (termasuk plastik yang diisi (filled plastic) dan plastik long-fiber reinforced di mana panjang serat mencapai 7,5 mm sebelum diproses) dan untuk ebonit. Tiga metode pengujian ditentukan oleh nilai constant flexural stress yang berbeda pada awal pengujian:
- Metode A: flexural stress = 1,80 MPa
- Metode B: flexural stress = 0,45 MPa
- Metode C: flexural stress = 8,00 MPa
Metode ini dapat dipilih secara bebas, namun demikian, disarankan untuk memilih beban awal yang lebih tinggi, semakin kaku (stiff) spesimennya. Berdasarkan flexural stress yang diterapkan, hasilnya berbeda secara signifikan. Oleh karena itu, penting untuk menunjukkan kondisi tegang (stress) beserta hasilnya. Pengukuran telah menunjukkan bahwa HDT spesimen polipropilena meningkat dari 57°C menjadi 99°C antara Metode A (1,8 MPa) dan Metode B (0,45 MPa).
ISO 75-3 berisi persyaratan khusus untuk penentuan suhu defleksi panas untuk laminasi yang highly resistant curable dan plastik long-fiber reinforced (di mana panjang fiber lebih dari 7,5 mm sebelum diproses). Tegangan lentur (flexural stress) dihitung dengan menggunakan sebagian kecil (1/1000) dari modulus lentur (flexural modulus) material ketika diuji pada suhu ruang.
ASTM D648 berisi metode uji standar untuk suhu defleksi panas plastik under flexural load dalam posisi edgewise dari spesimen. Dua metode pengujian ditentukan berdasarkan support span (pemisahan garis kontak/lines of contact antara spesimen dan support):
- Metode A: 101,6 ± 0,5 mm
- Metode B: 100,0 ± 0,5 mm
Apapun metodenya, tegangan lentur (flexural stress) konstan sebesar 0,455 MPa atau 1,82 MPa harus diterapkan.
Spesimen untuk ASTM D648 dan ISO 75
Untuk uji material, spesimen biasanya diproses melalui cetakan injeksi (injection molding) dalam kondisi tertentu. Hal ini memastikan reproduktifitas hasil yang tinggi.
Persiapan mekanis dari komponen atau pelat (plate), misalnya, untuk menguji pipa atau komponen di sektor otomotif, juga diperbolehkan sesuai dengan keduanya, ISO 75 dan ASTM D648. Apabila menyiapkan spesimen anisotropik dari pelat, penting untuk memastikan bahwa spesimen dikerjakan pada arah memanjang (longitudinal) dan melintang (transverse) agar dapat mendeteksi direction-dependent pada hasil.
Persyaratan untuk spesimen menurut ISO 75 dan ASTM D648 tercantum dalam tabel berikut:
| Spesimen: | ISO 75-1 dan ISO 75-2 | ASTM D648 |
|---|---|---|
| Penyelarasan | Posisi mendatar (flatwise) | Posisi miring (edgewise) |
| Dibentuk dengan injeksi (Injection-molded) | Panjang: 80 ± 2,0 mm Lebar: 10 ± 0,2 mm Ketebalan: 4 ± 0,2 mm | Min. panjang: support span +12,7 mm Lebar: 3-13 mm Ketebalan: 12,7 ± 0,5 mm |
| Dari pelat (plate)/komponen | Ketebalan: 3-13 mm; lebih disukai 4-6 mm | Ketebalan: 3 mm atau lebih tebal |
| Jumlah | Minimal dua spesimen*. | Minimal dua spesimen |
*Spesimen disejajarkan berpasangan dengan sisi yang berlawanan (tempat beban diterapkan) dengan tepi pemuatan (loading edge).
Video: Suhu Defleksi Panas Menurut ISO 75 dan ASTM D648
Video ini menunjukkan prosedur pengujian untuk menentukan suhu defleksi panas menurut ISO 75 dan ASTM D648 serta Suhu softening Vicat menurut ISO 306 dan ASTM D1525 menggunakan penguji defleksi panas Amsler Allround dan software pengujian testXpert kami.
Prosedur dan persyaratan pengujian menurut ISO 75 dan ASTM D648
Untuk suhu defleksi panas, kehilangan kekakuan (stiffness) diukur dengan menggunakan metode pelenturan tiga titik (three-point flexure). Untuk tujuan ini, spesimen diterapkan pada penyangga (support) pada posisi datar/flat (ISO 75) atau tegak lurus/upright (ASTM D648). Tepi pemuatan (loading edge) HDT dapat dipasang dengan bantuan alat pemusatan (centering tool). Hal ini memastikan paralelisme antara tepi pemuatan (loading edge) dan penyangga (support) serta mencegah kesalahan yang disebabkan oleh penyelarasan yang salah (faulty alignment).
Bobot/weight yang akan diterapkan harus dihitung sesuai dengan standar. Hal ini dilakukan secara analog dalam ISO 75 dan ASTM D648 dan diasumsikan oleh software pengujian testXpert. Pertimbangan yang paling penting di sini adalah dimensi spesimen, support span dan stress untuk diterapkan-tergantung pada metode yang dipilih.
Setelah mencapai suhu awal yang dibutuhkan (ISO 75>27°C, suhu lingkungan ASTM D648), rakitan pembebanan/loading assembly diturunkan ke dalam bak pemanas (oli), spesimen dimuat dengan beban dan pengujian dimulai dengan waktu tunggu 5 menit. Waktu tunggu selama 5 menit disediakan untuk mengkompensasi sebagian rangkak/creep (yang ditunjukkan oleh sebagian material ketika mengalami tegangan lentur/flexural stress yang ditentukan).
Jarak mulur/creep awal kemudian dicatat, pengukur defleksi dinolkan dan suhu dinaikkan pada tingkat pemanasan/heating rate yang seragam 120 ± 10°C/jam menurut ISO 75 atau 2 ± 0,2°C/menit (≙ 120 ± 12°C/jam) menurut ASTM sampai defleksi standar tercapai.
Hasil uji HDT adalah suhu di mana defleksi 0,25 mm (ASTM) atau regangan lentur/flexural strain 0,20% (ISO) tercapai.
Tabel berikut ini berisi perbandingan parameter terpenting dari ISO 75 (Bagian 1 dan 2) dan ASTM D648.
Overview persyaratan pengujian untuk ASTM D648 vs. ISO 75
| ISO 75-1, ISO 75-2 | ASTM D648 | ||
|---|---|---|---|
| Perlengkapan uji | Radius support | 3 ± 0,2 mm | 3 ± 0,2 mm |
| Support span | 64 ± 1 mm | Metode A: 101,6 ± 0.5 mm Metode B: 100,0 ± 0,5 mm | |
| Tegangan lentur/flexural stress | Metode A: 1,80 MPa Metode B: 0,45 MPa Metode C: 8,00 MPa | 1,82 MPa 0,455 MPa | |
| Suhu | Suhu awal | < 27 °C | Suhu ruangan |
| Laju kenaikan suhu | 120 ± 10 °C/h 12 ± 1 °C/6 menit | 2 ± 0,2 °C/min 10 ± 1 °C/5 menit ≙120 ± 12 °C/h | |
| Posisi termometer | Tidak lebih dari 12,5 mm dari bagian tengah spesimen | Tidak lebih dari 10 mm dari spesimen, tanpa menyentuhnya | |
| Hasil | Defleksi standar | 0,20 % | 0,25 mm |
| Ulangi | jika hasil individu menyimpang lebih dari 2 °C untuk plastik amorf atau ebonit atau lebih dari 5 °C untuk bahan semi-kristal | – |
Penguji defleksi panas menurut ISO 75 dan ASTM D648
Dengan Penguji defleksi panas Amsler Allround 6-300, ZwickRoell menawarkan instrumen bermotor dengan urutan pengujian yang sepenuhnya otomatis untuk menentukan Vicat dan suhu defleksi panas hingga 300 °C sesuai dengan semua standar ASTM dan ISO. Hasil yang akurat dan dapat diulang/repeatable dicapai melalui penggunaan pengukuran perpindahan dan teknologi kontrol suhu yang canggih. Desain yang user-friendly, safety-oriented dan tak tergoyahkan (uncompromising) memastikan kenyamanan dan keamanan. Baik 2, 4, atau 6 stasiun uji dengan permulaan otomatis proses pendinginan, penurunan spesimen dan aplikasi beban secara bermotor dapat disediakan. Penguji defleksi panas dapat dioperasikan dalam mode mandiri/standalone dengan layar sentuh atau terhubung dengan PC. Dengan software pengujian testXpert, analisis yang berarti dari hasil yang dapat direalisasikan.
Lebih lanjut tentang penguji defleksi panas Lebih lanjut tentang software pengujian testXpert
Pertanyaan yang sering diajukan tentang suhu defleksi panas plastik
Suhu defleksi panas (HDT) juga disebut sebagai suhu distorsi panas adalah properti material yang menggambarkan suhu di mana material plastik mulai mengalami deformasi plastis ketika dikenai beban yang telah ditentukan. Properti ini terutama diuji untuk termoplastik dan termoset dan merupakan indikator penting dari kapasitas beban termal suatu material.
ISO 75 menjelaskan metode pengujian umum untuk menentukan suhu defleksi panas plastik dan mengatur persyaratan untuk peralatan uji dan kondisi pengujian, seperti beban, geometri spesimen, dan laju pemanasan/heating rate, untuk mencapai hasil yang dapat dibandingkan secara internasional. Suhu defleksi panas memberikan informasi mengenai suhu saat plastik mulai berubah bentuk di bawah beban tertentu.
Suhu defleksi panas menurut ASTM D648 adalah parameter material yang menggambarkan suhu di mana plastik mulai mengalami deformasi plastis di bawah beban mekanis yang ditentukan (tegangan lentur konstan 1,82 MPa atau 0,455 MPa) karena pengaruh termal (kenaikan suhu pada laju pemanasan seragam 2 °C/menit dalam penangas minyak). ASTM D648 menetapkan metode pengujian untuk menentukan nilai HDT. Nilai HDT adalah suhu pada defleksi 0,25 mm.
Diagram hasil sering menunjukkan kurva yang tidak beraturan, seperti yang bisa dilihat dalam gambar. Fenomena ini sepenuhnya normal dan disebabkan oleh perilaku plastik itu sendiri. Panas melepaskan tekanan internal yang membeku sebagian yang dapat menyebabkan spesimen bergerak ke arah atau berlawanan dengan arah pengujian. Dengan pelepasan tegangan sisa yang tinggi (high residual stress), perpindahan/displacement pengukuran negatif yang singkat, bahkan dapat terekam, yang menyebabkan kurva tidak beraturan pada hasilnya. Ketidakteraturan tersebut bervariasi menurut material dan komposisinya. Namun demikian, hal ini tidak berdampak negatif pada hasilnya, karena tekanan internal ini sudah berkurang apabila suhu yang lebih tinggi tercapai. Ekspansi termal spesimen tidak terlalu penting. Namun demikian, hal ini menjadi lebih penting apabila menggunakan spesimen lebar pada posisi miring/edgewise.
Jika Anda dapat mengesampingkan bahwa perbedaan hasil disebabkan oleh geometri atau material spesimen, masalah yang umum terjadi adalah keselarasan/alignment yang benar dari tepi pemuatan/loading edge HDT dengan penyangga (support). Penyelarasan (alignment) yang salah pada tepi pembebanan (loading edge) dapat menyebabkan perbedaan besar pada hasil yang disebabkan oleh gaya melintang (transverse force). Gaya melintang (transverse force) ini tidak akan terjadi jika tepi pembebanan (loading edge) disejajarkan/aligned dengan benar.
Penting untuk menggunakan spesimen yang dipersiapkan dengan cermat, karena ketidakteraturan/irregularities dapat menyebabkan hasil yang salah. Contohnya, spesimen yang memiliki duri pada bagian tepinya akan menghasilkan hasil yang berbeda. Hal ini khususnya terjadi untuk metode pengujian yang hanya menggunakan gaya dan beban yang kecil. Di sini, bisa saja terjadi bahwa spesimen bertumpu pada duri dan mengatasi ketidakteraturan ini dicatat sebagai perpindahan/displacement yang diukur selama pengujian.