ASTM D3574 Badanie miękkich pianek
ASTM D3574 to ważna norma oceny elastycznych pianek poliuretanowych, która obejmuje badania właściwości fizycznych i mechanicznych, takich jak gęstość, wytrzymałość na rozciąganie oraz wytrzymałość na ściskanie i właściwości zmęczeniowe. ASTM D3574 jest stosowana głównie w produkcji siedzeń, materacy i komponentów samochodowych. Pomaga producentom zagwarantować jakość, komfort i trwałość ich produktów, zapewniając standardowe metody badawcze materiałów.
Poniżej znajdziesz przegląd najczęściej stosowanych testów ASTM D3574, które wymagają użycia uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej ZwickRoell i specjalnych urządzeń badawczych. Aby uzyskać wyczerpujące informacje, należy zakupić normę w sklepie Beuth Verlag lub ASTM .
Przegląd wszystkich badań Test A Gęstość Test B Twardość zagłębienia Test C Twardość przy ściskaniu Test E Wytrzymałość na rozciąganie Test F Wytrzymałość na rozdarcie Test H Elastyczność odbicia Test I1-5 Próba zmęczeniowa Test J - L Starzenie
Zautomatyzowane badanie miękkich pianek Maszyny badawcze Proszę o poradę
Przegląd wszystkich badań ASTM D3574
ASTM D3574 zawiera 19 różnych badań charakteryzujących pianki według następujących właściwości. Oznaczone testy* wymagają użycia maszyny wytrzymałościowej i urządzenia badawczego ZwickRoell.
- Test A: Gęstość pozorna (patrz także ISO 845)
- Test B1: Indentation Force Deflection (IDF - specyfikacja ściskania) i B2 Indentation Residual Gauge Length (IRGL - specyfikajca siły): Twardość zagłębienia* (patrz ISO 2439)
- Test C: Twardość przy ściskaniu / Charakterystyka sprężyny* (patrz ISO 3386)
- Test D: Odkształcenie ściskające przy stałym skróceniu
- Test E: Wytrzymałość na rozciąganie* (patrz ISO 1798)
- Test F: Wytrzymałość na rozdzieranie* (patrz ISO 8067)
- Test G: Air Flow Test (Przepływ powietrza)
- Test H: Elastyczność odbicia* (patrz także ISO 8307, DIN 13014)
- Test I1 do I4: Badanie wstępne i końcowe pianek dla różnych rodzajów przyłożenia siły. Podczas, gdy I1 jest próbą statyczną, badania I2 do I4 przeprowadza się w próbie zmęczeniowej* (patrz ISO 3385:Próba zmęczeniowa)
- Test J do L: Badanie starzenia* w różnych warunkach środowiskowych
- Test M: Czas regeneracji (Czas odprężenia)
- Test N: Histereza Strata
ASTM D3574 Test A i ISO 845
Zarówno ISO 845 jak i ASTM D3574 Test A opisują określenie pozornej gęstości próbki elastycznej pianki poprzez obliczenie masy i objętości próbki, wyrażanej w kg/m3 .
Dzięki podłączeniu precyzyjnej wagi ZwickRoell w oprogramowaniu badawczym testXpert może zostać bezpośrednio obliczona gęstość pozorna.
ASTM D3574 Test B
Przy określeniu twardości zagłębienia zgodnie z ASTM D3574 dzieli się ją na dwie metody B1 i B2 :
Cel i obszar stosowania i wyniki metod B1 i B2:
- ASTM D Test B1 Indentation Force Deflection (IFD) nazywany testem IFD, który mierzy siłę wymaganą do utworzenia określonych wgłębień w piance przy danym ściskaniu wynoszącym 25% i 65%. Ustaloną twardość podaje się jako siłę w Newtonach (nazywaną również wartością IFD) przy 25% i 65%.
- ASTM D Test B2 Indentation Residual Gauge Length (IRGL-Test) określana jest jako pozostała długość zagłębienia. Głównym celem jest określenie, jak gruba powinna być piankowa podkładka pod przeciętną osobą, aby zapewnić komfort siedzenia. Za pomocą ASTM D3574 B2 mierzy się pozostałą długość pomiarową (grubość) próbki pianki, która pozostaje po obciążeniu określoną siłą 4,5 N, 110 N i 220 N. Wyniki podano jako wartości IRGL w mm.
Próby testowe zgodnie z B1 i B2:
- Podczas gdy test B1 określa procedurę laboratoryjną pomiaru twardości zagłębienia na standardowych próbkach do badań (pianka płytowa), zgodnie z ASTM D3574 B2 , gotowy produkt powinien, jeśli to możliwe, zostać poddany badaniu (pianka formowana), o ile można to zrobić na płaskiej powierzchni.
- Standardowa próbka do badań zgodnie z ASTM D3574 B1 jest pobierana z gotowego produktu w odpowiednim miejscu i ma wymiary co najmniej 380 mm x 380 mm x 100 mm.
Film: Twardość zagłębienia zgodnie z ASTM D3574 Test B
Przeprowadzenie badania, środki pomiarowe i wyniki badawcze:
W badaniu wykorzystuje się urządzenie określone w ASTM D3571 Test B z płaskim okrągłym wgłębnikiem o średnicy 203 mm . Urządzenie do ściskania ZwickRoell do pianek elastycznych można stosować do badań zgodnych z normami zgodnie z metodami B1 i B2. Gotowy produkt (B1) lub próbkę standardową (B2) dociska się do płyty 400 x 400 mm , która jest perforowana nawierceniami odpowietrzającymi , aby umożliwić szybką ucieczkę powietrza podczas badania.
W przebiegu badania mierzone jest odkształcenie miękkiej pianki w ściśle określonych warunkach i przedstawione na wykresie siła-droga zagłębienia . Badanie składa się z cykli obciążenia wstępnego, które służą kondycjonowaniu badanej próbki, po których następuje cykl pomiarowy, w którym wyznaczane są wartości charakterystyczne.
Twardość zagłębienia jest również opisana w normach ISO 2439, jak i DIN 53579-1 jak i także w szeregu specyficznych metod badawczych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Do tego celu dostępne są również odpowiednie urządzenia badawcze ZwickRoell.
ASTM D3574 Test C
ASTM D3574 Test C opisuje próbę ściskania miękkich pianek do określania twardości przy ściskaniu. W badaniu tym mierzy się siłę potrzebną do osiągnięcia 50%ego ściśnięcia na całej powierzchni zdefiniowanych próbek pianki.
Próbka zgodna z ASTM D3574 Test C:
- Zalecana próbka standardowa zgodnie z ASTM D3574 Test C ma minimalne wymiary 50 x 50 x 25 mm. Preferowane są większe próbki. Powierzchnia powinna wynosić co najmniej 2500 mm2 i minimalną grubość 20 mm.
Film: Twardość prz ściskaniu zgodnie z ASTM D3574 Test C
Przeprowadzenie badania, środki pomiarowe i wyniki badawcze:
- Do badania zgodnie z ASTM D3571 Test C określa się naprężenie ściskające na całej powierzchni próbki. Dlatego płyty ściskające muszą być przy tym większe niż badana próbka . Pianki o zamkniętych komórkach wymagają otworów wentylacyjnych o średnicy 6,5 mm w płytach ściskających.
- Badanie składa się z 2 cykli wstępnego obciążenia od 75% do 80% pierwotnej grubości, po których następuje cykl pomiarowy , w którym próbka jest ściskana do 50% swojej grubości. Ważną dla wyniku badawczego wysokość początkową wyznacza się bezpośrednio przed cyklem pomiarowym (w przypadku ISO 3386 przed pierwszym cyklem obciążenia wstępnego).
- Wynikiem jest grubość próbki w mm po cyklu pomiarowym oraz siła ściskająca CFD w kilopascalach i nazywana jest również nośnością, charakterystyką naprężenia ściskającego-wydłużenia, testem CFD lub CLD .
Twardość przy ściskaniu jest również opisana w normie ISO 3386 oraz w szeregu specyficznych metod badawczych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, ale różni się zawartością techniczną. Wyniki nie mogą być bezpośrednio porównywane pomiędzy obiema metodami.
ASTM D3574 Test C - specjalne wymagania, dotyczące techniki badawczej
Pomiar charakterystyki naprężenia ściskającego zgodnie z ASTM D3574 Test C stawia różne specjalne wymagania technice badawczej:
- Korekta odkształcenia maszyny: Rama obciążeniowa i czujnik siły wykazują odkształcenie własne pod obciążeniem. Oznacza to, że odstęp płyt ściskających jest w rzeczywistości większy niż podany. To odkształcenie własne jest rejestrowane przez oprogramowanie badawcze testXpert ZwickRoell i wykorzystywane do korekty. Korekta musi zostać dokonana online w trakcie trwającego badania, aby prawidłowo zapewnić prawidłowy odstęp płyt ściskających w czasie zatrzymywania.
- Specjalne funkcjonalności oprogramowania, takie jak rejestracja i obliczanie grubości próbki, przewidywanie procentu kompresji, obsługa dwóch punktów zerowych drogi i dwóch grubości próbek (w razie potrzeby), obliczanie wyników zgodnie z normami, raportowanie
ASTM D3574 Test E Wytrzymałość na rozciąganie
Test F normy ASTM D3574 służy do określenia wpływu siły rozciągającej na piankę . Oprócz rejestrowania wykresu naprężenie-wydłużenie, nacisk położony jest na określenie maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu. wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu . Procedura doskonale nadaje się do porównywania materiałów i zapewniania jakości.
ISO 1798 również zajmuje się badaniem rozciągania pianki elastycznej, ale różni się treścią techniczną i wyników nie można bezpośrednio porównać pomiędzy obiema metodami.
Próbka zgodna z ASTM D3574 Test F:
Próbki do badań pobiera się zwykle z gotowej części lub płyty. Należy je wyciąć w kształcie hantli (próbka wiosełkowa) za pomocą wykrojnika dokładnie określonego w normie. Matryca musi być ostra i pozbawiona nacięć, aby zapobiec poszarpaniu krawędzi próbki. Preferowaną próbką jest próba wiosełkowa typ A zgodnie z ASTM D412 o długości 140 mm i grubości od 3 do 14 mm. W tym celu ZwickRoell oferuje praski z wykrojnikami tnącymi zgodnymi z normami.
Wykonanie badania i wymagania, dotyczące maszyny wytrzymałościowej:
- Maszyna do próby rozciągania musi być wyposażona w ogniwo obciążnikowe umożliwiające pomiar maksymalnej przyłożonej siły. (Obraz zwickiLine)
- Do mocowania próbek wiosełkowych nadają się albo boczne działające, śrubowe uchwyty mocujące z płaskimi wkładkami, albo pneumatyczne uchwyty mocujące, które wywierają równomierny nacisk na powierzchnie zaciskowe, który wzrasta wraz ze wzrostem naprężenia, aby zapobiec wyślizgiwaniu się próbki. (Obrazy do uchwytów mocujących)
- Wydłużenie może zostać zmierzone z pomocą kontaktowych ekstensometrów lub bezkontaktowych ekstensometrów, ale także z drogi trawersy. Ekstensometr Clip-on, który jest mocowany na próbce, na ogół nie nadaje się do stosowania z elastyczną pianką. Do pomiaru wydłużenia przy zerwaniu firma ZwickRoell dostarcza mechaniczne i optyczne czujniki długodrogowe, które rejestrują wydłużenie badanej próbki na określonej długości pomiarowej.
ASTM D3574 Test F Wytrzymałość na rozdarcie
Test F zgodnie z ASTM D3574 opisuje określenie wytrzymałości na rozdarcie wcześniej uszkodzonej pianki.
Próbkami do badań zgodnie z ASTM D3574 Test F są próbki blokowe typu A o wymiarach 152,4 mm (6") x 25,4 mm (1") x 25,4 mm (1") w których lokuje się 40 mm (1,5") długie nacięcie wzdłuż próby (próbka spodniowa).
Norma ISO 8067 dotyczy tego samego tematu; różnią się one między innymi rodzajem próbek do badań, dlatego wyników nie można bezpośrednio porównać. Chociaż w ASTM D3574 Test F dozwolone są wyłącznie próbki spodniowe / próbki blokowe typu A, ISO dopuszcza stosowanie próbek kątowych. W badaniach pierścieniowych metoda A (próbka spodniowa) wykazała odchylenie do 36%, a metoda B zgodnie z ISO 8067 (próbka kątowa) do 12%.
Próbę rozdzierania można przeprowadzić przy użyciu elektromechanicznej maszyny wytrzymałościowej zwickiline . Ponieważ siły są stosunkowo małe, należy zastosować głowicę pomiaru siły , która nadal osiąga klasę 1 dokładności pomiaru w używanym zakresie siły. Pomiar drogi nie jest konieczny, ponieważ wytrzymałość na rozdarcie oblicza się na podstawie maksymalnej siły zmierzonej podczas badania i średniej grubości próbki: Wytrzymałość na rozdarcie: N/m = F/T x 10³
Za kontrolę procesu badawczego i ocenę wytrzymałości na rozdarcie zgodnie z normami odpowiada oprogramowanie badawcze testXpert.
ASTM D3574 Test H i ISO 8307 Elastyczność odbicia
W badaniu zgodnie z ASTM D3574 Test H zostaje zmierzona elastyczność odbicia , poprzez upuszczenie stalowej kulki na próbkę pianki i pomiar wysokości odbicia. ASTM D3574 Test H jest identyczna z ISO 8307.
Urządzenie do badania elastyczności odbicia ZwickRoell spełnia wymagania normy i składa się z pionowej, przezroczystej rurki z tworzywa sztucznego, w której opada stalowa kulka o średnicy 16 mm / 16,3 g z wysokości 500 mm . Wysokość odbicia mierzona jest za pomocą fotokomórki. Ocenę wyniku osiąga się automatycznie.
ASTM D3574 Test J, K, L Testy starzenia
ASTM D3574 Test J, K i L opisują różne rodzaje przyspieszonych testów starzenia, które badają wpływ utleniania i/lub hydrolizy na właściwości mechaniczne pianki.
- Test starzenia J: Skutki starzenia w autoklawie parowym (patrz także ISO 2440)
- Test starzenia K: Skutki starzenia na sucho w piecu z obiegiem powietrza (patrz także ISO 2439)
- Test starzenia L: Skutki starzenia cieplnego w wilgoci w komorze klimatycznej (brak odpowiednika ISO)
Zasadę tej metody można zastosować do wielu właściwości. Najpierw przeprowadza się testy i mierzy w stanie nieobrobionym, jak opisano powyżej. Następnie powtarza się to w stanie starzenia, na przykład po starzeniu cieplnym (np. 7 dni w 140°C) lub po starzeniu hydrolitycznym (np. 5 godzin w 120°C).
Ciepło można wykorzystywać selektywnie do starzenia. Równanie Arrheniusa opisuje czasowe przyspieszenie reakcji chemicznych. Zgodnie z zasadą van't Hoffa szybkość reakcji chemicznych podwaja się przy każdym wzroście temperatury o +10°C.
ASTM D3574 Test I Próba zmęczeniowa
ASTM D3574 Test I1 do I5 opisuje 5 metod testów ciągłego obciążenia pianek:
- Test I1: próba statyczna przy stałym ściskaniu
- Test I2: Dynamiczne badanie zmęczeniowe metodą “rolkowania” ze stałą siłą
- Test I3:Próba zmęczeniowa (ubijanie) ze stałą siłą (odpowiednik ISO 3385)
- Test I4: Dynamiczne badanie zmęczeniowe dywanów
- Test I5: Ciągła próba zmęczeniowa (ubijanie) przy stałym ściskaniu
Cel badania zmęczeniowego zgodnie z ASTM D3574 Test I3
Celem ciągłego badania zmęczeniowego (Constant Load Pounding Test) zgodnie z ASTM D3574 I3 jest ocena długoterminowego zachowania / starzenia się pianki poprzez stałe obciążenie mechaniczne. Odpowiada to na przykład obciążeniu siedzenia pojazdu podczas jazdy.
Przeprowadzenie próby zmęczeniowej zgodnie z ASTM D3574 Test I3:
Cała próba podzielona jest na 3 fazy:
- Faza 1: Pierwszy pomiar: Określenie twardości zagłębienia zgodnie z ASTM D3574 Test B1 wartość IFD przy ściskaniu 40% (ewent. ISO 2439, Metoda A) i określenie wysokości początkowej (d1) po obciążeniu wstępnym siłą 4,5N +/- 0,5N.
- Faza 2: Próba zmęczeniowa poprzez przyłożenie określonego obciążenia ściskającego 750 N +/- 20 N i częstotliwości 1,17 Hz do próbki pianki o wymiarach 380 x 380 mm okrągłym wgłębnikiem i perforowaną dolną płytką ściskającą, która jest większa od próbki.
- Próbkę należy poddać zmęczeniu metodą A przez 8000 cykli (około 2 godzin) lub metodą B przez 80 000 cykli (około 19 godzin) na maszynie zmęczeniowej. Metoda C określa 12 000 cykli przy wolniejszym tempie cykli (około 20 godzin), szczególnie dla pianek lepkosprężystych.
- Faza 3: Powtórzyć pomiar z fazy 1, przy czym wysokość początkowa (a tym samym punkt zerowy kompresji) jest przejmowana z pierwszego pomiaru.
Wynik jest określeniem Utraty twardości (różnica wartości IFD w kPa) i utraty wysokości / grubości próby ((d1-d2)/d1 x100%)
Czy masz zwiększoną liczbę badań i chcesz przeprowadzać badania pianek w powtarzalny, porównywalny, a tym samym bezpieczny sposób, zgodnie ze standardowymi specyfikacjami?
ZwickRoell potrafi zautomatyzować niemal każde badanie pianki elastycznej – mamy w tej dziedzinie wieloletnie doświadczenie. Nasz zrobotyzowany system badawczy roboTest R jest w tym przypadku pierwszym wyborem.
Już dziś uzyskaj poradę na temat możliwości wdrożenia, kosztów i okresu zwrotu.
Teraz proszę o poradę Dowiedz się więcej o roboTest R do kalkulatora amortyzacji
Film: Automatyczna badanie pianek
Zrobotyzowany system badawczy roboTest R do prób ściskania, z pomiarem masy i wymiarów, w tym wg ASTM D3574.
Maszyny wytrzymałościowe do badania pianek elastycznych zgodnie z ASTM D3574
Do badania pianek elastycznych zgodnie z ASTM D3574 dostępna jest obszerna oferta produktów ZwickRoell:
- Uniwersalne maszyny wytrzymałościowe serii zwickiLine nadają się do procedur badawczych ze standardowymi próbkami ASTM D3574 Test B twardości zagłębienia, Test C twardości przy ściskaniu, Test E wytrzymałości na rozciąganie i Test F wytrzymałości na rozdzieranie i jest dostępny w 4 różnych zakresach siły (0,5 / 1 / 2,5 / 5 kN) i dostępne są 3 wysokości ram obciążeniowych.
- Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa serii ProLine umożliwia również badanie podzespołów i montaż płyt ściskających o szerokości do 400 mm oraz umożliwia badania z większymi siłami.
- Nasza maszyna wytrzymałościowa CLine specjalizuje się w badaniu dużych i małych pianek formowanych. Przy Fmax wynoszącym 5 kN lub 10 kN umożliwia również badania siedzeń (1000 x 1450 mm) przy użyciu składanych klap stołowych lub badanie materacy (1000 x 2000 mm) przy użyciu stołu przesuwnego. Dzięki temu szczególnie nadaje się do regularnych kontroli produkcji.
- Elektromechaniczna maszyna wytrzymałościowa (elektromechaniczny serwocylinder badawczy), która pozwala na dużą prędkość obciążenia, może być stosowana do określania twardości zagłębienia i twardości przy ściskaniu, a także do badań zmęczeniowych dzięki łatwej konwersji. Dzięki opcjonalnej modernizacji może być również stosowana do testów starzeniowych w specjalnych strefach klimatycznych z odpowiednią komorą klimatyczną .
