ISO 179-1 & ISO 179-2 Charpy impactsterkte en kerfslagwaarde van kunststoffen

De Charpy impacttest en kerfslagtest volgens ISO 179-1 en ISO 179-2 leveren karakteristieke waarden voor de impactsterkte bij hoge reksnelheden in de vorm van een oppervlaktebetrokken energiewaarde. De tests worden normaal uitgevoerd in een normaal klimaat of bij lage temperaturen.

Toepassingen zijn onder andere:

• De vergelijking tussen verschillende vormmaterialen
• Opstellen van materiaalfiches, bv. volgens ISO 10350-1
• Tolerantiemonitoring in het kader van inkomende controles en kwaliteitscontrole
• Testen van afgewerkte onderdelen op basis van verspaning
• Meting van verouderingseffecten
• Breukmechanische tests

De Charpy test heeft in tegenstelling tot Izod een breed toepassingsgebied en is beter geschikt voor het testen van materialen die interlaminaire afschuifbreuken of oppervlaktedefecten tonen.

• Kerfslaghamers, die in detail beschreven worden in de norm ISO 13802, worden gebruikt voor conventionele, niet-geïnstrumenteerde Charpy impacttests volgens ISO 179-1. Dit zorgt voor een sterke reproduceerbaarheid van tests met verschillende toestellen in verschillende laboratoria, met verschillende operatoren en op verschillende locaties.
• Het meetprincipe is gebaseerd op een kerfslaghamer met vastgelegde energiecapaciteit en valhoogte, die een deel van zijn kinetische energie afgeeft bij contact met het sample. Hierdoor keert de hamer na de impact niet terug tot zijn originele valhoogte. Het gemeten hoogteverschil tussen de valhoogte en de stijghoogte is dus een maat voor de geabsorbeerde energie. Via de valhoogte ligt ook de impactsnelheid vast, zodat de tests uitgevoerd worden met reproduceerbare reksnelheden.
• Elke kerfslaghamer mag gebruikt worden in een range van 10% tot 80% van zijn initiële potentiële energie. Als meerdere kerfslaghamers voldoen aan deze voorwaarden voor het testen van een materiaal, wat gewoonlijk het geval is door de overlappende werkgebieden van de verschillende kerfslaghamers, wordt de hamer met de hoogste initiële potentiële energie gekozen. Dit verzekert dat de vermindering in snelheid tijdens de impact zo klein mogelijk is.
• Het type meting impliceert dat alle energieverliezen toe te wijzen zijn aan het sample. Daarom is het belangrijk alle externe foutoorzaken zo klein mogelijk te houden of volledig weg te werken. Er staan strikte vereisten en controles in de ISO 13802 die deel uitmaken van regelmatige kalibraties op vlak van onvermijdelijke wrijvingsverliezen door luchtwrijving en de lagering van de hamer. De correctiewaarden worden gemeten en toegewezen aan de respectievelijke hamer. Voor de kwaliteit van de meting is het essentieel dat hij voldoende massa heeft en dat de kerfslaghamer geïnstalleerd wordt op een zeer stabiele laboratoriumtafel, een werkblad dat vastzit aan een massieve muur of een betonsokkel. Interne trillingen in het instrument worden zo klein mogelijk gemaakt door het ontwerp. Daarom maakt ZwickRoell gebruik van hamers met dubbele stangen uit unidirectionele koolstofmaterialen, die zeer licht zijn maar toch zorgen dat de stangen uiterst stijf zijn.

Door registratie van het kracht/tijd-diagram kan door dubbele integratie met kwalitatief hoogwaardige meettechnologie een kracht/verplaatsing-diagram met uitstekende nauwkeurigheid bepaald worden. De verkregen gegevens worden op verschillende manieren gebruikt:

• Bijkomende karakteristieken, die een beter begrip van het materiaalgedrag mogelijk maken
• Breukmechanische karakteristieken
• Automatische bepaling van het soort breuk aan de hand van het verloop van de curve, onafhankelijk van de bediener

De gemeten curves tonen altijd karakteristieke fluctuaties. Dit zijn vibraties veroorzaakt door het sample, waarvan de frequentie samenhangt met de geometrie, de afmetingen en de moduluswaarde van het polymeer.

Een ander significant voordeel van de geïnstrumenteerde Charpy impacttest volgens ISO 179-2 is het grote meetbereik. In tegenstelling tot conventionele kerfslaghamers, worden geen energieën maar krachten gemeten. Aangezien de meetelektronica al exacte metingen doet vanaf 1/100 van de capaciteit, wordt de onderste limiet van de meetbare impactenergie in de regel door de duur van de test en de eigenfrequentie van de meetelementen bepaald. Daarom is het mogelijk het volledige in de ISO 179-2 beschreven meetbereik met twee geïnstrumenteerde hamers af te dekken: een geïnstrumenteerde 5 J hamer voor een impactsnelheid van 2,9 m/s en een 50 J hamer voor een impactsnelheid van 3,5 m/s. Analoog aan deze testmethode worden ook tests volgens Izod en impacttrektests geïnstrumenteerd.