ISO 178 | 플라스틱 3점 굽힘 시험
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험은 열경화성 및 열가소성 플라스틱의 굴곡 성질을 측정하는 데 사용됩니다. 이 시험으로 얻는 가장 일반적인 결과는 굴곡 계수(응력-변형 곡선의 초기 기울기에서 산출), 굴곡 강도, 시편 파손 시 굴곡 변형입니다. 취성이 높은 플라스틱의 굴곡 응력은 일반적으로 정의된 굴절에서 측정합니다.
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험의 시험 설비는 평행 모루 또는 지지대 2개와 중앙에 배치된 하중 모서리 또는 상부 모루로 구성되며, 그 사이에서 표준 규격 시편이 작은 굽힘 각도 범위 내에서 변형됩니다. 굽힘력과 굴절은 시편의 연응력도와 변형을 측정하는 데 사용하며, 이를 통해 단일 데이터점의 형태로 개별 시험 결과를 산출합니다.
플라스틱의 굴곡 성질을 규정하는 또 다른 방법은 ASTM D790 표준 규격에 설명되어 있습니다.
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험의 목적과 물성값
ISO 178과 에 명시된 3점 굽힘 시험은 경질 및 반경질 플라스틱의 일반 표준화된 특성화 방법을 설명합니다. 이러한 시험을 통해 측정한 굴곡 성질은 설계자, 엔지니어, 제조업체가 사용하는 플라스틱 재료가 의도한 용도대로 해당 요구사항을 충족하도록 하는 데 매우 중요합니다.
대표적인 시험 결과에는 다음이 포함됩니다.
- 굴곡 계수 및 굴곡 강도: 굴곡 계수는 재료 강성을 측정한 값으로서 굴곡 하중을 얼마나 잘 견딜 수 있는지 나타냅니다. 굴곡 강도는 재료가 파손되기 전에 굽은 상태에서 견딜 수 있는 최대 하중에 관한 정보를 제공합니다.
- 연신 3.5%일 때의 응력
- 항복점과 시편 파단 시 응력과 연신율
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험 수행
- ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험이나 3점 굽힘 시험에서는 막대 모양의 플라스틱 시편을 두 개의 지지대 사이에 배치합니다.
- 그런 다음 지지대 사이 중간에 있는 시편의 상단에 수직으로 힘을 가합니다.
- 이 힘과 시편의 변형을 측정하여 굴곡 계수와 굴곡 강도를 측정합니다. 굴곡 변형은 makroXtens 신율계로 측정합니다.
3점 굴곡 시험 요구사항
- 굴곡 응력과 변형률 계산 시 일반적으로 작은 굴절을 고려하고 모루의 마찰은 고려하지 않습니다. 이런 이유로 표준 규격에서는 이 방법을 높이가 4mm인 ISO 시편의 6mm 굴절에 해당하는 굴곡 변형률 3.5%로 제한합니다. 이 범위의 표준 규격에서 허용하는 계산 오차는 여전히 측정값의 1% 미만입니다.
- 굴곡 시험에서 시편 치수를 측정할 때는 각별한 주의가 필요합니다. 굴곡 응력에서는 시편 두께가 2차식으로 계산되기 때문에 측정 오차 결과 역시 2차 함수입니다. 시편 높이가 4.0mm(공칭)이고 측정 오차가 0.1mm에 불과할 경우 굴곡 응력 오류는 약 5%입니다.
- 굴절 측정은 시험실의 특정 목적에 따라 수행됩니다. 시험의 목적과 복잡성에 따라 다음과 같이 다양한 굴절 측정 유형이 ISO 178에 명시되어 있습니다.
| 시험 유형 | I | II | III | IV |
|---|---|---|---|---|
| 필수 시험 목표 | 응력/강도만 | 1%를 초과하는 응력/강도/연장 | 응력/강도/연장/반복 가능하고 정밀한 모듈값 | 응력/강도/연장/정확하고 정밀하기 때문에 모듈값이 더욱 정확함 |
| 굴절 측정 유형 | 측정 불필요 | 크로스 헤드 이송을 통해 | 준수 수정을 통한 크로스 헤드 이송을 통해 | 굴절 측정 장치를 통한 직접 측정 |
- 가장 단순한 경우(I형), 최대 힘이나 응력만 측정하고 굴절은 측정할 필요가 없습니다.
- 굴절값은 외부 섬유 변형률이 1% 보다 클 경우(II형)에만, 즉 굴곡 항복 강도가 3.5%일 경우 시험기의 크로스 헤드 이송을 모니터링하여 간단히 측정한 값으로도 충분합니다.
- 표준 규격에 정의된 III형은 내부 비교 또는 공차 모니터링용으로만 사용되는 굴곡 계수 측정을 통해 품질 보증 또는 R&D 작업 사례를 설명하기 때문에, 중요한 것은 정확성이 아니라 측정의 우수한 반복성입니다. 이 경우, 시험 준비 간소화를 위해 시험기의 크로스 헤드 이송 모니터링과 준수 수정이 사용될 수 있습니다.
- 다른 시험실과 견주어도 IV형에에 따른 시험 결과값이 정확하고 올바른 것이 목적이라면, ISO 9513에 따른 정확도 1등급의 직접 굴절 측정을 반드시 수행해야 합니다.
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- ISO 178 규격에 정의된 모든 물성값과 설정이 규격 시험 프로그램에 포함되어 있어 규격 준수가 보장됩니다. 시험 소프트웨어가 사용자에게 시험을 단계별로 안내합니다.
- 사용자에게는 자신이 수행해야 하는 단계만 표시되며, 이는 사용자 관리 기능을 통해 설정할 수 있습니다.
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- 규격화된 인터페이스를 통해 사용자의 ERP나 QS 시스템에서 시험 작업을 오류 없이 빠르게 읽고 시험 완료 후 결과를 회신합니다. 이를 통해 전송 절차에 소요되는 시간을 절약하고 오류를 방지합니다.
- testXpert Analytics를 통해 중앙에서 모든 시험 데이터에 액세스할 수 있어 다양한 시험 시리즈의 물성값을 바탕으로 평가를 할 수 있습니다. ISO 178 이외의 규격도 가능합니다. 인장 계수, 굴곡 계수, 인장 강도, 노치 충격 강도, 유량 및 기타 물성값을 쉽게 재현하고 평가합니다.
- 트렌드 분석 기능이 있어 간단한 장기 평가 옵션을 통해 장기 편차를 인지하는 능력을 갖출 수 있습니다.
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험
ZwickRoell의 정교한 굴곡 시험 장비의 특장점은 정확한 치수와 정확한 정렬입니다. 지지대는 지지대끼리 정렬하고 다이와도 정확하게 정렬해야 합니다. 응력-변형률 다이어그램에서 각도 오차는 계수 측정을 심각하게 왜곡할 수 있는 곡선 피트(curve foot)를 생성할 수 있습니다. 조절식 지지대와 설계가 잘 된 게이지를 사용하면 이 작업을 매우 쉽게 수행할 수 있습니다. 지지대에 센터링 정지장치가 있어 시편을 정확하게 배치하기가 쉽습니다.
ISO 178에 따른 거리 게이지가 있는 3점 굽힘 시험 장비
- ZwickRoell 굴곡 시험 장비를 사용하면 20kN의 최대 하중까지 시험을 수행할 수 있습니다. 최대 굴절은 36mm입니다.
- 거리 게이지를 이용하여 모루 범위와 센터링 정지장치를 설정하면, ISO 178 및 ASTM D790에 따라 시험할 때 표준 규격에 따라 굴곡 시험 장비를 설정할 수 있습니다.
- 3점 굽힘 시험을 위한 에 따르면, 모루 반경과 다이 반경이 5mm이고 모루 폭이 40mm일 때 모루 간격은 46mm입니다.
- 모루는 다른 모루나 지지 축으로부터 정확한 거리에 정렬할 수 있고, 다이를 이용하여 중앙에 배치할 수 있습니다.
- 굴곡 시험 장비의 센터링 정지장치는 시편 폭 10mm(ISO 178)와 12.7mm(ASTM D790)에 따라 거리 게이지를 이용하여 편리하게 조정 및 배치할 수 있습니다.
ISO 178 – ZwickRoell의 굴절 측정용 솔루션
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험의 결과에는 특히 시편 표면 근처의 재료 거동이 나와 있습니다. 측정된 휨은 인장 시험의 연장보다 약 4배 더 큽니다.
- ZwickRoell 시험기는 III형 시험에 따른 굴절 측정의 요구사항을 참고로 하여 testXpert 시험 소프트웨어를 이용하는 로드 프레임, 로드 셀, 굴곡 시험 툴의 변형을 보상할 수 있습니다. 이를 통해 시험기의 크로스 헤드 이송을 모니터링하여 충분히 정확하게 측정할 수 있습니다. 따라서 기계 작동은 품질 관리용일 때 특히 간편합니다.
- ISO 178에 따른 IV 타입 시험과 같이 재현성이 많이 요구되는 경우에는 시편 아래 무부하 굴절을 촉진하는 신율계 사용을 권장합니다. ZwickRoell은 인장 센서 암 대신 자동 신율계 makroXtens 또는 multiXtens와 함께 사용할 수 있는 굴곡 시험용 센서 암을 제공합니다.
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험용 로드 프레임
ISO 178에 따른 3점 굽힘 시험을 수행하기 위해 ZwickRoell의 만능 재료 시험기 zwickiLine, ProLine,AllroundLine을 사용할 수 있습니다.
ISO 178에 따른 자동화 3점 굽힘 시험
특히 다량의 시편을 시험할 때는 많은 인력이 투입됩니다. 자동 플라스틱 시험에 시험 시스템을 사용하면 유능한 시험실 직원들이 반복 작업에서 벗어나 데이터 분석 및 평가나 신소재 평가, 또는 기타 연구 활동과 같은 더욱 복잡한 작업에 착수할 수 있습니다.
ZwickRoell의 자동화 시험 시스템 roboTest N, roboTest L 및 roboTest R 중 어떤 것이든 ISO 178에 따른 자동화 3점 굽힘 시험에 사용할 수 있습니다.
