Preskušanje prožne pene ASTM D3574
ASTM D3574 je pomemben standard za vrednotenje prožnih celičastih materialov, ki vključuje preskuse fizikalnih in mehanskih lastnosti, kot so gostota, natezna trdnost ter obnašanje pri tlačenju in utrujanju. Standard ASTM D3574 se uporablja predvsem pri izdelavi pohištva, vzmetnic in avtomobilskih komponent. Proizvajalcem pomaga zagotoviti kakovost, udobje in vzdržljivost njihovih izdelkov z zagotavljanjem standardiziranih preskusnih metod za preskušanje materialov.
Sledi pregled najpogosteje uporabljenih preskusov ASTM D3574, ki zahtevajo uporabo univerzalnega preskusnega stroja ZwickRoell in posebnih preskusnih naprav. Za pridobitev izčrpnejših informacij priporočamo nakup standarda pri Beuth Verlag ali pri ASTM.
Pregled vseh preskusov Preskus A gostote Preskus B sile vdolbine Preskus C tlačne sile Preskus E natezne trdnosti Preskus F odpornosti proti trganju Preskus H odpornost (odbojna elastičnost) Preskus I1-5 preskus utrujanja Preskus J - L staranje
Avtomatizirano preskušanje prožne pene Preskusni stroji Zahtevajte posvet
Pregled vseh preskusov ASTM D3574
Standard ASTM D3574 vključuje 19 različnih preskusov za karakterizacijo pen glede na naslednje lastnosti. Označeni preskusi* zahtevajo uporabo preskusnega stroja ZwickRoell in preskusne naprave.
- Preskus A: Navidezna gostota (glej tudi ISO 845)
- Preskus B1: Deformacija sile vdolbine – določena deformacija (IFD) in B2 preostala dolžina vdolbine – določena sila (IRGL): Trdota z vtiskovanjem* (glejte tudi ISO 2439)
- Preskus C: Karakteristike tlačne sile deformacije/napetosti in deformacije* (glej tudi ISO 3386)
- Preskus D: Tlačni preskus s konstantnim upogibom
- Preskus E: Natezna trdnost* (glej tudi ISO 1798)
- Preskus F: Odpornost na trganje* (glej tudi ISO 8067)
- Preskus G: Preskus pretoka zraka
- Preskus H: Preskus odboja (odbojne elastičnosti)* (glejte tudi ISO 8307, DIN 13014)
- Preskus I1 do I4: Pred in naknadno preskušanje pen za različne vrste uporabe sile. Medtem ko je I1 statični preskus, se preskusi I2 do I4 izvajajo kot preskusi utrujanja* (glej tudi ISO 3385: utrujanje zaradi nenehne sile udarjanja)
- Preskus od J do L: Preskus staranja* pod različnimi okoljskimi pogoji
- Preskus M: Čas okrevanja
- Preskus N: Histerezna izguba
ASTM D3574 preskus A in ISO 845
Oba preskusa ISO 845 in ASTM D3574 A opisujeta določanje navidezne gostote vzorca prožne pene z izračunom iz mase in prostornine vzorca; podana je v kg/m3.
Navidezno gostoto je mogoče določiti neposredno s povezavo natančne tehtnice ZwickRoell s programsko opremo za preskušanje testXpert.
ASTM D3574 preskus B
Pri določanju trdote vdolbine po ASTM D3574 razlikujemo med dvema metodama B1 in B2:
Cilj, aplikacije in rezultati metod B1 in B2:
- ASTM D3574 preskus B1 Deformacija sile vdolbine (IFD) je opisana kot preskus IFD, pri katerem se meri sila, ki je potrebna za ustvarjanje določenih vdolbin v peni z določenim tlačenjem 25 % in 65 %. Ugotovljena trdota je podana kot sila v Newtonih (znana tudi kot vrednosti IFD) pri 25 % in 65 %.
- ASTM D3574 preskus B2 Preostala merilna dolžina vdolbine (IRGL preskus) se imenuje preostala merilna dolžina vdolbine. Za ta preskus je glavni interes določiti, kako debela mora biti oblazinjenje iz pene, da se zagotovi udobno sedenje povprečne osebe. ASTM D3574 B2 torej meri preostalo merilno dolžino (debelino) vzorca pene, ki ostane po obremenitvi z določeno silo 4,5 N, 110 N in 220 N. Rezultati so navedeni v mm kot vrednosti IRGL.
Preskusni vzorci v skladu z B1 in B2:
- Medtem ko preskus B1 določa laboratorijsko metodo za merjenje trdote vdolbine na standardnih vzorcih (blok pena), ASTM D3574 B2 navaja, da je treba končni izdelek (ulito peno) preskusiti, če je to mogoče in če je to mogoče narediti na ravni površini.
- Standardni vzorec po ASTM D3574 B1 je odstranjen iz določenega dela končnega izdelka in ima dimenzije najmanj 380 mm x 380 mm x 100 mm.
Videoposnetek: Trdota vdolbine po ASTM D3574 Preskus B
Izvajanje preskusa, preskusna oprema in rezultati preskusa:
Za preskus je določeno vpenjalo, opredeljeno v ASTM D3574 Preskus B, s ploščatim krožnim vtiskovalom s premerom 203 mm. Tlačno vpenjalo ZwickRoell za prožno peno je mogoče uporabiti za standardno skladno preskušanje obeh metod B1 in B2. Bodisi končni izdelek (B1) bodisi standardni vzorec (B2) se pritisne na ploščo 400 X 400 mm, ki je perforirana z luknjami za prezračevanje, da zrak med preskusom hitro uhaja.
Med preskusom se izmeri deformacijsko obnašanje prožne pene pod točno določenimi pogoji in prikaže v grafu premika sila-vtiskovalo. Preskus je sestavljen iz ciklov predobremenitve, ki služijo za kondicioniranje vzorca, čemur sledi merilni cikel, v katerem se določijo karakteristične vrednosti.
Trdota vdolbine je opisana tudi v ISO 2439 in DIN 53579-1 ter v vrsti posebnih preskusnih metod v avtomobilski industriji. Za te preskuse ima ZwickRoell na voljo tudi prave preskusne naprave.
ASTM D3574 preskus C
ASTM D3574 preskus C opisuje preskus deformacije s tlačno silo na prožni peni za določitev tlačne sile. Ta preskus meri silo, potrebno za doseganje 50-odstotnega tlačenja na celotni površini definiranih vzorcev pene.
Vzorci po ASTM D3574 preskus C:
- Priporočeni standardni vzorec v skladu s preskusom C ASTM D3574 ima najmanjšo dimenzijo 50 x 50 x 25 mm. Prednost imajo večji vzorci. Površina mora biti najmanj 2500 mm2 in najmanjša debelina 20 mm.
Videoposnetek: Tlačno merjenje trdote po ASTM D3574 Preskus C
Izvajanje preskusa, preskusna oprema in rezultati preskusa:
- Za preskus C ASTM D3574 je določena tlačna napetost celotne površine vzorca. Tlačne plošče morajo biti zato večje od preskušanega vzorca. Pene z zaprtimi celicami zahtevajo 6,5 mm prezračevalne luknje v tlačnih ploščah.
- Preskus je sestavljen iz 2 ciklov prednapetosti od 75 % do 80 % prvotne debeline, čemur sledi merilni cikel, v katerem je vzorec stisnjen na 50 % svoje debeline. Začetna višina, ki je pomembna za rezultat preskusa, se določi neposredno pred merilnim ciklom (v primeru ISO 3386 pred prvim ciklom prednapetosti).
- Rezultat je debelina vzorca v mm po merilnem ciklu in tlačna sila CFD v kilopaskalih in se imenuje tudi nosilnost, tlačna napetost-deformacijska karakteristika, CFD ali CLD preskus.
Tlačna trdota je opisana tudi v standardu ISO 3386, pa tudi v seriji ali posebnih preskusnih metodah za avtomobilsko industrijo, vendar se razlikuje po tehnični vsebini. Rezultatov med obema metodama ni mogoče neposredno primerjati.
ASTM D3574 preskus C - posebne zahteve za tehnologijo preskušanja
Merjenje krivulj tlačne napetosti in deformacije v skladu s preskusom C ASTM D3574 predstavlja vrsto posebnih zahtev za preskusno tehnologijo:
- popravek deformacije stroja: obremenitveni okvir in senzor sile prikazujeta inherentno deformacijo pod obremenitvijo. To pomeni, da je razdalja tlačne plošče dejansko večja od navedene. To inherentno deformacijo zabeleži ZwickRoell preskusna programska oprema testXpert in uporabi za popravek. Popravek mora potekati na spletu, medtem ko preskus poteka, da se zagotovi pravilna razdalja tlačne plošče med časi zadrževanja.
- Posebna funkcionalnost programske opreme vključuje beleženje in izračun debeline vzorca, predizračun odstotkov tlačenja, ravnanje z dvema ničelnima točkama poti in dvema debelinama vzorca (če je potrebno), standardni izračun rezultatov in poročanje.
ASTM D3574 preskus E natezna trdnost
Preskus E standarda ASTM D3574 določa učinek natezne sile na penasti material. Poleg snemanja diagrama napetost-deformacija je poudarek na določitvi maksimuma natezne trdnosti in vrednosti deformacije pri porušitvi. Metoda se uporablja za primerjavo materialov, pa tudi za namene kontrole kakovosti.
ISO 1798 se ukvarja tudi z nateznim preskusom fleksibilne pene, vendar se razlikuje po tehnični vsebini in rezultatov ni mogoče neposredno primerjati med metodama.
Vzorci po ASTM D3574 preskus E:
Vzorci se običajno vzamejo iz končnih delov ali pločevine. Izbiti jih je treba z matrico natančno tako, kot je opredeljeno v standardu v obliki veselca (ramenski vzorec). Matrica mora biti ostra in brez zarez, da preprečite, da bi imel vzorec obrabljene robove. Prednostni vzorec ustreza ramenskemu vzorcu tipa A po ASTM D412 z dolžino 140 mm in debelino od 3 do 14 mm. ZwickRoell ponuja stiskalnice za rezanje pločevine s standardiziranimi rezili.
Izvajanje preskusa in zahteve za preskusni stroj:
- Natezni merilnik mora biti opremljen s silomerom za merjenje največje uporabljene sile. (zwickiLine slika)
- Bodisi bočno delujoče vijačne čeljusti z ravnimi čeljustnimi vstavki ali pnevmatske čeljusti je mogoče uporabiti za oprijem ramenskih vzorcev. Ti izvajajo enakomeren pritisk na vpenjalne površine, ki se povečuje z večanjem napetosti, da prepreči zdrs vzorca. (Slika čeljusti)
- Raztezek je mogoče izmeriti z ekstenziometri s tipali ali brezkontaktnimi ekstenziometri ali s hodom prečke. Nasadni ekstenziometri, ki se pritrdijo na vzorec, na splošno niso primerni za upogibno peno. ZwickRoell ponuja mehanske in optične dolgohodne ekstenziometre, ki beležijo raztezek vzorca znotraj določenega obsega dolžine za merjenje pretrga.
ASTM D3574 preskus F odpornosti proti trganju
Preskus F po ASTM D3574 opisuje določitev odpornosti proti trganju predhodno poškodovanega penastega materiala.
Vzorci, ki ustrezajo preskusu F po ASTM D3574 so blokovni vzorci tipa A z merami 152,4 milimetrov (6”) x 25,4 milimetrov (1”) x 25,4 milimetrov (1”) v katerih je vzdolž vzorca (hlačni vzorec) narejen 40-milimetrski (1,5”) rez.
Standard ISO 8067 obravnava isto temo, vendar se razlikuje po vrsti vzorca, pri čemer rezultatov ni mogoče neposredno primerjati. Medtem ko ASTM D3574 preskus F dovoljuje samo uporabo hlačnih vzorcev/blokov tipa A, ISO dovoljuje uporabo standardiziranih kotnih vzorcev. V medlaboratorijskih preskusih je imela metoda A (hlačni vzorec) razpršitev do 36 %, metoda B po ISO 8067 (kotni vzorec) pa do 12 %.
Preskus odpornosti proti trganju se lahko izvede z uporabo elektromehanskega preskusnega stroja zwickiLine. Ker so sile razmeroma majhne, je treba v uporabljenem območju sil uporabiti silomer, ki doseže točnost merjenja razreda 1. Merjenje premika ni potrebno, saj se odpornost proti trganju izračuna iz največje sile, izmerjene med preskusom, in povprečne debeline vzorca: odpornost proti trganju:N/m = F/T x 10³
Naša programska oprema za preskušanje testXpert prevzame preskusno zaporedje in oceni odpornost proti trganju v skladu s standardom.
ASTM D3574 preskus H in odbojna elastičnost ISO 8307
V ASTM D3574 preskusu H se odbojna elastičnost meri tako, da se jeklena kroglica spusti na vzorec pene in se izmeri višina odboja. ASTM D3574 preskus H je enak standardu ISO 8307.
Merilnik odbojne elastičnosti ZwickRoell izpolnjuje zahteve standarda in je sestavljen iz navpične, prozorne plastične cevi, v katero se lahko z višine 500 mm spusti jeklena krogla s premerom 16 mm / 16,3 g. Višina odboja se meri s svetlobno zaveso. Rezultati se ovrednotijo samodejno.
ASTM D3574 preskusi J, K, L preskus staranja
ASTM D3574 preskusi J, K in L opisujejo različne vrste preskusa pospešenega staranja, ki raziskujejo učinke oksidacije in/ali hidrolize na mehanske lastnosti pene.
- Preskus staranja J: učinek staranja v parnem avtoklavu (glej tudi ISO 2440)
- Preskus staranja K: učinek staranja s suho toploto v pečici s kroženjem zraka (glej tudi ISO 2439)
- Preskus staranja L: učinek staranja z mokro toploto v okoljski komori (brez ekvivalenta ISO)
Načelo te metode je mogoče uporabiti za številne lastnosti. Najprej se preskusi izvedejo in izmerijo v neobdelanem stanju, kot je opisano zgoraj. To se nato ponovi v staranem stanju, npr. po toplotnem staranju (npr. 7 dni pri 140 °C) ali po hidroliznem staranju (npr. 5 ur pri 120 °C).
Toplota se lahko selektivno uporablja za staranje. Arrheniusova enačba opisuje pospeševanje kemičnih reakcij skozi čas. Po van’t Hoffovem pravilu se hitrost kemičnih reakcij podvoji za vsakih 10 °C dviga temperature.
ASTM D3574 preskus I preskušanje utrujanja
ASTM D3574 preskus I1 do I5 opisuje pet metod preskusov utrujanja pen pri stalni obremenitvi:
- Preskus I1: statični preskus pri stalni deformaciji
- Preskus I2: dinamični preskus utrujanja z valjčnim striženjem pri konstantni sili
- Preskus I3: dinamični preskus utrujanja z udarci s konstantno silo (enakovredno ISO 3385 )
- Preskus I4: dinamični preskus utrujanja za preproge
- Preskus I5: dinamični preskus utrujanja s stalnim deformacijskim udarcem
Cilj in namen preskusa utrujanja v skladu s preskusom ASTM D3574 I3
Cilj preskusa utrujanja (preskus udarcev s konstantno obremenitvijo) po ASTM D3574 I3 je določitev dolgotrajnega obnašanja/staranja penastega materiala s konstantno mehansko obremenitvijo. Na primer, predstavlja obremenitev sedeža vozila med vožnjo avtomobila.
Izvajanje preskusa utrujanja v skladu z ASTM D3574 I3:
celoten preskus je razdeljen na tri faze:
- Faza 1: začetna meritev: določitev trdote vdolbine v skladu s preskusom ASTM D3574 B1 vrednost IFD pri 40 % tlačnosti (ali ISO 2439, metoda A) in določitev začetne višine (d1) po predobremenitvi s 4,5 N +/- 0,5 N.
- Faza 2: preskus z utrujanjem z uporabo definirane tlačne obremenitve 750 N +/- 20 N pri frekvenci 1,17 Hz na vzorec pene, ki meri 380 x 380 mm s krožnim vtiskovalom in perforirano spodnjo tlačno ploščo, ki je večja od vzorca.
- Vzorec je bodisi izpostavljen 8.000 ciklom (približno 2 uri) v skladu s postopkom A ali 80.000 ciklom (približno 19 h) po postopku B z uporabo stroja za preskušanje utrujanja. Postopek C zahteva 12.000 ciklov pri počasnejši hitrosti ciklov (približno 20 ur) in se uporablja zlasti za viskoelastične pene.
- Faza 3: ponovite meritev iz faze 1, pri čemer se začetna višina (in s tem tlačna ničelna točka) vzame iz prve meritve.
Rezultat je določitev izgube trdote (razlika vrednosti IFD v kPa) in izgube višine / debeline vzorca ((d1-d2)/d1 x100%)
Če imate velik obseg preskušanja in želite izvesti preskušanje pene v skladu s standardnimi specifikacijami na ponovljiv, obnovljiv in zato zanesljiv način,
ZwickRoell lahko avtomatizira skoraj vse preskuse prožne pene – na tem področju imamo dolgoletne izkušnje. Naš preskusni sistem roboTest R bi bil vaša najboljša izbira za te preskuse.
Dovolite nam, da vam danes svetujemo glede možnosti izvedbe, stroškov in donosnosti naložbe.
Videoposnetek: Avtomatizirano preskušanje materialov iz celične pene
roboTest R robotski sistem preskušanja za tlačne preskuse teže in dimenzij v skladu z ASTM D3574 in številnimi drugimi standardi.
Preskusni stroji za preskušanje prožne pene po ASTM D3574
Za preskuse prožne pene po ASTM D3574 ponuja ZwickRoell obseženo ponudbo izdelkov:
- Univerzalni preskusni stroj serije zwickiLine je primeren za preskusne metode s standardnimi vzorci v skladu z ASTM D3574 preskusom B vdolbinske sile, preskusom C tlačne sile, preskusom E natezne trdnosti in preskusom F odpornosti proti trganju in je na voljo v štirih različnih območjih sile (0,5 /1/2,5/5 kN) in tremi višinami obremenitvenega okvirja.
- Univerzalni stroj serije ProLine omogoča tudi preskušanje komponent in vgradnjo tlačnih plošč širine do 400 mm ter omogoča preskušanje z večjimi silami.
- Naš preskusni stroj CLine je specializiran za preskuse velikih in majhnih oblikovanih pen. S Fmax 5 kN ali 10 kN in zgibnimi miznimi loputami omogoča tudi preskušanje sedeža (1000 x 1450 mm), kot tudi preskušanje vzmetnice (1000 x 2000 mm) z uporabo drsne mize. Zaradi tega je še posebej primeren za redno kontrolo proizvodnje.
- Elektromehanski preskusni stroj (elektromehanski servo preskusni aktuator), ki omogoča visoko hitrost obremenjevanja, se zaradi enostavne možnosti pretvorbe lahko uporablja za določanje trdote vdolbin in trdote na tlačenje ter za preskuse utrujanja. Z uporabo dodatne opreme za naknadno vgradnjo se lahko uporablja tudi za preskuse staranja v posebnih podnebnih območjih z uporabo ustrezne okoljske komore.
