ASTM D790 3-punts buigtest op kunststoffen
De norm ASTM D790 beschrijft een testmethode voor het bepalen van de buigeigenschappen van onversterkte en versterkte kunststoffen, inclusief composieten met hoge modulus en elektrische isolatiematerialen. Typische testresultaten volgens ASTM D790 zijn de buigmodulus, spanningen en rekken bij het vloeipunt, de buigsterkte en de buigrek bij breuk. De tests worden gebruikt voor rigide en semi-rigide kunststoffen, beperkt tot een rekgrens van 5%.
Bijkomende normen voor buigtests op kunststoffen en vezelversterkte composieten:
- ASTM D6272 - Standaard testmethode voor buigeigenschappen van onversterkte en versterkte kunststoffen en elektrische isolatiematerialen in de vierpunts buigtest - beschrijft een vierpunts methode waarin de maximale buigspanning plaatsvindt in een zone tussen de bovenste steunpunten zonder afschuifspanningen.
- De norm ISO 178 - Kunststoffen - Bepaling van de buigeigenschappen - beschrijft ook de driepunts buigtest, maar met een technisch verschillende inhoud.
- ISO 14125 - Vezelversterkte kunststof composieten - Bepaling van de buigeigenschappen via driepunts en vierpunts testmethoden voor composieten.
Doel & karakteristieke waarden Uitvoeren van een test Samplevormen & afmetingen Krachtmeting & doorbuiging Testsnelheden Testsoftware Automatisering FAQ Downloads Vraag een gesprek
ASTM D790: doel & karakteristieke waarden
De 3-punts buigtest volgens ASTM D790 is een klassieke karakteriseringsmethode voor rigide en semi-rigide kunststoffen. Met deze tests worden buigeigenschappen bepaald die belangrijk zijn voor ontwerpers, ingenieurs en materiaalproducenten om te verzekeren dat de gebruikte kunststof geschikt is voor een bepaalde toepassing.
Typische testresultaten volgens ASTM D790 zijn:
- Buigmodulus: de buigmodulus is een maat voor de stijfheid van het materiaal en geeft weer hoeveel weerstand het heeft tegen buigbelasting. De norm ASTM D790 levert drie berekeningsmethoden voor de buigmodulus, die elk leiden tot verschillende resultaten:
- Tangente modulus (elasticiteitsmodulus)
De verhouding van de spanning tot de rek in het elastisch gebied - Secante modulus
Verhouding van de spanning tot de rek bij om het even welk geselecteerd punt op de spanning/rekcurve - Koordmodulus
Helling tussen twee vastgelegde punten op de spanning/rekcurve
- Tangente modulus (elasticiteitsmodulus)
- Buigsterkte:De buigsterkte geeft informatie over de maximale belasting die het materiaal kan weerstaan in buiging vooraleer het breekt.
- Buigspanning bij een bepaalde buigrek
- Buigspanningen en buigrekken bij het vloeipunt en bij breuk
Uitvoeren van een test volgens ASTM D790
- In de driepunts buigtest volgens ASTM D790 wordt een balkvormig sample op twee steunen geplaatst en continu vervormd door een centraal gepositioneerde stempel met een testmachine bij een vaste testsnelheid tot het breekt, met een rekgrens van 5%.
- Tijdens het vervormingsproces worden de kracht uitgeoefend door de stempel en de doorbuiging van het sample onder de stempel gemeten.
- De resulterende belasting/doorbuigingscurve kan omgezet worden in een spanning/rekcurve aan de hand van de afmetingen van het sample en de afstand tussen de steunen. Het is belangrijk te vermelden dat de berekeningsformules uit de norm enkel gelden voor kleine doorbuigingen. Dit is de hoofdreden waarom de buigtest volgens ASTM D790 in methode B beperkt is tot een rek van 5%.
ASTM D790 afmetingen van de samples
Voor tests op kunststoffen volgens ASTM D790 worden de samples geproduceerd door spuitgieten of worden ze gehaald uit platen of vormdelen via mechanische bewerking.
- Volgens ASTM D790 worden gewoonlijk testsamples met een doorsnede van 3,2 mm x 12,7 mm en een lengte van 127 mm gebruikt voor kunststof vormmassa’s. De vastgelegde verhouding van de dikte tot de steun van 16 leidt tot een afstand tussen de opleggingen van 51 mm. Daarnaast beschrijft de norm een reeks bijkomende vereisten voor samples met een dikte groter dan 3,2 mm of kleiner dan 1,6 mm.
- Voor het testen van gelamineerde thermoharders en plaatmateriaal voor elektrische isolatie, moeten de samples bewerkt worden tot een dikte van 25,4 mm of 12,7 mm. Als de afschuifsterkte zeer laag is in vergelijking met de treksterkte, moet de verhouding tussen dikte en steunbreedte verhoogd worden tot 32 of zelfs 40 om afschuifbreuken te vermijden.
- Het testen van vezelcomposieten met hoge sterkte gebeurt op basis van de trek/afschuifsterkteverhouding met een dikte/steunverhouding van 16, 32 of 40. Voor zeer anisotropische materialen kan zelfs een verhouding van 60 nodig zijn voor een correcte bepaling van de modulus.
Het opmeten van de samples dient bij de buigtest heel erg zorgvuldig te gebeuren. Omdat de dikte van het sample een kwadratisch effect heeft op de berekening van de buigspanning, heeft ook de meetfout een kwadratisch effect. Een meetfout van slechts 0,1 mm bij een dikte van 3,2 mm (nominaal) veroorzaakt een fout in de buigspanning van meer dan 5%. Daarom wordt de dikte van de testsamples gemeten met een micrometer die voldoet aan de vereisten van ASTM D5947.
ASTM D790: meting van kracht en doorbuiging
De krachtmeting volgens ASTM D790 moet in het relevante gebied gebeuren met een nauwkeurigheid van ±1 % ten opzichte van de afgelezen waarde. Het krachtmeetsysteem wordt gekalibreerd volgens ASTM E4.
Volgens ASTM D790 kan de doorbuiging in het midden tussen de steunen gemeten worden via de positie van de traverse (type I) of rechtstreeks met een afzonderlijke verplaatsingsopnemer (type II):
- Voor de meting van de traversepositie moet een nauwkeurigheid in klasse B volgens ASTM E2309 aangehouden worden. Bij directe doorbuigingsmeting wordt de test uitgevoerd volgens ASTM E83, waarbij klasse B-2 aangehouden moet worden voor de bepaling van de modulus en klasse C voor de bepaling van de andere rekken.
- Voor meting van de doorbuiging via de traversepositie volgens type I, corrigeert de testXpert testsoftware automatisch de inherente vervorming van de testapparatuur. De reële vervormingscurve van de testopstelling wordt gemeten en opgeslagen in de testsoftware.
ZwickRoell levert verschillende verplaatsingsmeetsystemen voor type II die voldoen aan de vereisten, maar die verschillen op vlak van hun mogelijkheden voor andere testmethoden:
- Mechanische opnemers voor druk- en buigtests, voorzien van een meetvoeler die rechtstreeks onder het sample geplaatst wordt
- Meetvoelers voor gebruik met de makroXtens en multiXtens mechanische extensometers
- Meettoestellen met markeringen voor gebruik van optische videoXtens extensometers
ASTM D790 testsnelheden
Testmethoden volgens ASTM D790 en hun invloed op de testsnelheid:
- Voor materialen die breken bij lage doorbuigingen, wordt de voorkeur gegeven aan het gebruik van een reksnelheid van 0,01 min-1 volgens methode A.
- Materialen die niet breken en geen vloeigrens vertonen tot een rek van 5% worden getest volgens methode B met een tien keer hogere reksnelheid van 0,1 min-1.
Voor de bediener betekent dit dat de in te stellen testsnelheid voor de testmachine berekend wordt op basis van de sampledikte en de steunbreedte, of de verhouding van de steunbreedte ten opzichte van de dikte. Deze functie kan handig opgeslagen worden in de testXpert testsoftware zodat het berekeningsproces geautomatiseerd kan worden.
Voor het standaard sample van 3,2 x 12,7 x 127 mm met een steunverhouding van 16, wordt de testsnelheid volgens ASTM D790:
- Volgens methode A: 1,4 mm/min
- Volgens methode B: 13,7 mm/min
3-punts buigtestkit voor ASTM D790
Naast de correcte afmetingen is een belangrijke eigenschap van onze gesofisticeerde buigopstelling de nauwkeurige uitlijning. De opleggingen moeten ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de buigvin zeer nauwkeurig uitgelijnd worden. Hoekfouten veroorzaken in de spanning/rekcurve een zogenaamde curve-voet, die mogelijk de bepaling van de modulus aanzienlijk vervalst. Instelbare steunen en doordachte kalibers vergemakkelijken deze opgave aanzienlijk. Centreeraanslagen ter hoogte van de opleggingen vergemakkelijken de exacte positionering van het sample.
Voordelen en eigenschappen van de ZwickRoell 3-punts buigtestkit
- Met de ZwickRoell buigtestkit kunnen tests uitgevoerd worden tot een maximale kracht van 20 kN. De maximale doorbuiging bedraagt 36 mm;
- Met behulp van het afstandskaliber om de afstand tussen de steunen in te stellen en de centreerstops, kan de buigtestkit ingesteld worden volgens de norm voor tests volgens ISO 178 en ASTM D790.
- Zowel de afstand tussen de steunen als de hoek kunnen bijgesteld worden. Zo zijn ze gecentreerd ten opzichte van elkaar en de stempel, en precies uitgelijnd in de steun-as.
- De centreerstops van de buigtestkit worden ingesteld en gepositioneerd met het afstandskaliber.
Testmachines voor de driepunts buigtest volgens ASTM D790
Voor het uitvoeren van de 3-punts buigtest volgens ASTM D790 kan u onze universele testmachines uit de zwickiLine, ProLine en AllroundLine reeksen gebruiken.
Begin simpelweg betrouwbaar te testen volgens ASTM D790 met testXpert
Met onze testXpert testsoftware gebeurt de opleiding van de bedieners snel en kan onmiddellijk begonnen worden met testen. Ze zien enkel taken die horen bij hun verantwoordelijkheden, en worden stap voor stap begeleid doorheen de test volgens ASTM D790.
- Alle karakteristieke waarden en instellingen uit de norm ASTM D790 zitten vervat in het standaard testprogramma, gegarandeerd conform aan de norm. De testsoftware begeleidt de gebruiker stap voor stap doorheen de test.
- Gebruikers zien enkel de stappen die zij moeten uitvoeren, dankzij het gebruikersbeheer.
- De afmetingen van het sample volgens ASTM D790 worden rechtstreeks naar de testsoftware gestuurd dankzij de verbinding met de micrometer en de digitale schuifmaat, zodat tijd bespaard wordt en fouten vermeden worden.
- testXpert helpt u om maximale testefficiëntie te bereiken. U kan tot 30% sneller testen.
Behoud een snel en foutloos overzicht
- Via standaard interfaces worden testtaken snel ingelezen uit uw ERP of QS systeem, zonder fouten. Na de test worden de resultaten teruggestuurd. Dit bespaart tijd bij het overzetten en voorkomt fouten.
- Via de centrale toegang tot alle testgegevens in testXpert Analytics kan een evaluatie gebeuren op karakteristieke waarden uit verschillende testreeksen. Ook meer dan ASTM D790: Trekmodulus, buigmodulus, treksterkte, gekerfde impactsterkte, flow rates en andere karakteristieke waarden kunnen snel gereproduceerd en geëvalueerd worden.
- Met onze trendanalyse kan u afwijkingen op lange termijn evalueren en herkennen.
Geautomatiseerde 3-punts buigtest volgens ASTM D790
In het bijzonder wanneer het gaat om grote aantallen samples, is hiervoor veel personeel nodig. Een testsysteem voor geautomatiseerde tests op kunststoffen ontlast gekwalificeerd laboratoriumpersoneel van routinetaken en verzekert de reproduceerbaarheid van uw testresultaten. Zo kunnen werknemers complexere taken uitvoeren zoals het interpreteren van de testresultaten, het evalueren van nieuwe materialen of uitvoeren van andere onderzoeksactiviteiten.
Voor het automatisch uitvoeren van 3-punts buigtests volgens ASTM D790, raden we onze roboTest N, roboTest L of roboTest R testsystemen aan. De combinatie van verschillende tests, zoals trektests volgens ASTM D638 en buigtests volgens ASTM D790 is mogelijk na een eenvoudige ombouwprocedure of door het inbouwen van verschillende testopstellingen in een systeem.
Vergelijking van onze geautomatiseerde testsystemen voor kunststoffen Vraag een gesprek
Vaak gestelde vragen over ASTM D790
Beide normen bieden een methode voor het bepalen van de buigeigenschappen van kunststoffen, maar verschillen op vlak van toepassing, afmetingen van het sample en testprocedure. Daarom zijn de testresultaten niet vergelijkbaar. Bij het testen van kunststoffen zijn verschillen te verwachten als gevolg van de afmetingen van het sample, die een invloed hebben op de structuur van het materiaal. Andere invloedsfactoren zijn de verschillende testsnelheden en een verschillende bepaling van de moduluswaarden.
De norm ASTM D790 beschrijft een testmethode voor het bepalen van de buigeigenschappen van onversterkte en versterkte kunststoffen, inclusief composieten met hoge modulus en elektrische isolatiematerialen. Typische testresultaten zijn onder andere de buigmodulus, spanningen en rekken bij de vloeigrens, de buigsterkte en de buigrek bij breuk. De tests worden gebruikt voor rigide en semi-rigide kunststoffen, beperkt tot een rekgrens van 5%.
De resultaten van buigtests op kunststoffen volgens ISO 178 en ASTM D790 zijn gewoonlijk vergelijkbaar op vlak van grootte, maar niet rechtstreeks vergelijkbaar. De redenen hiervoor zijn de verschillende reksnelheden tijdens de buigtest, verschillende berekeningsmethoden voor de modulus en verschillen als gevolg van de productie van de samples.
ISO normen worden ontwikkeld op basis van een brede internationale consensus in de internationale normcomités. Deze comités bestaan uit vertegenwoordigers met expertise uit de nationale normenorganisaties van de deelnemende landen. ASTM normen worden op nationaal niveau ontwikkeld in de Verenigde Staten, alhoewel ASTM internationale experten van buiten de VS toelaat deel te nemen.
De buigmodulus is een maat voor de stijfheid van het materiaal en geeft weer hoeveel weerstand het heeft tegen buigbelasting. De buigsterkte geeft informatie over de maximale belasting die een materiaal kan weerstaan in buiging vooraleer het breekt.
De buigspanning wordt volgens ASTM D790 en ISO 178 berekend als de spanning in de buitenste vezel van het sample, in het midden tussen de steunen. De formule in de norm is gebaseerd op een ideaal belastingsscenario. Er wordt geen rekening gehouden met hoekfouten of wrijving ter hoogte van de steunen, die veroorzaakt worden door de tijdens de buigtest ontstane doorbuiging van het sample. De berekening is slechts voldoende nauwkeurig voor kleine buighoeken.
Hoekfouten tussen de steunen, of tussen de steunen en de stempel, leiden tot puntcontacten tussen het sample en het werktuig bij de start van de test. Wanneer de belasting verhoogt, wordt het sample met torsie vervormd en maakt het lijncontact. Deze initiële vervormingen zijn zichtbaar in de spanning/rekcurve als een zogenoemde curvevoet, een stijging van de helling in het initiële meetbereik. De waarden voor de secante modulus en koordmodulus kunnen hierdoor aanzienlijk beïnvloed worden. De tangente modulus volgens ASTM D790 is minder gevoelig aan dit effect.
