ASTM D695 sıkıştırma testi kompozitler ve plastikler
ASTM D695 standardı, End-Loading Compression prensibine göre takviyesiz ve takviyeli plastikler için elastikiyet modülü ve mukavemet gibi mekanik özelliklerin belirlenmesine yönelik basma testini tanımlar. Kuvvet, yalnızca test numunesinin uç yüzeyleri aracılığıyla uygulanır. ASTM D695, örneğin cam elyaf takviyeli kumaş kompozitleri içeren 41 GPa'ya kadar sertliğe sahip elyaf kompozitler için kullanılabilir.
Aşağıdaki metin, laminat kalınlığı < 3,2 mm olan yüksek modüllü ve güçlendirilmiş plastikler için destek fikstürlü ASTM D695 test düzeneği ile sınırlıdır. ASTM D695'ten daha da geliştirilmiş olan DIN EN 2850 Yöntem B, Boeing BSS 7260 Tip III ve IV (Modifiye ASTM D695) ve SACMA SRM-1R-94 uçtan yüklemeli sıkıştırma testleri de açıklanmaktadır. Bu testler aynı zamanda tek yönlü (UD) karbon elyaf takviyeli laminatlar üzerinde uygun şekilde yüksek sertlik ve mukavemetlere sahip sıkıştırma testleri yapılmasını sağlar.
Laminat sertliği ile ilgili kısıtlamalar olmaksızın sürekli elyaf takviyeli kompozitler için sıklıkla kullanılan diğer standartlaştırılmış sıkıştırma testleri ISO 14126 Yöntem 1 und ASTM D3410 (Shear Loading Compression) ve ISO 14126 Yöntem 2 und ASTM D6641 (Combined Loading Compression).
Karakteristik değerler Test uygulaması ve test aracı Numune gövdesi İndirelenler SSS Talep edin
ASTM D695: Nesnel ve karakteristik değerler
Elyaf takviyeli plastikler için aşağıdaki karakteristik sonuçlar ve değerler, ASTM D695'e göre basma testi ile sıkıştırma testi ve özellikle ASTM D695'ten geliştirilen varyantlarla (EN 2850 Yöntem B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260 Tip III ve IV) belirlenebilir:
- Basınç gerilimi: Numunenin ilk kesitine bağlı basma kuvveti
- Yığılma: Yük yönünde ilk ölçüm uzunluğuna göre ölçüm uzunluğundaki değişim (sadece uygun bir uzama ölçüm sistemi kullanıldığında, aşağıya bakın)
- Basma modülü: Elastik aralıkta tanımlanmış bir uzama aralığında gerilme-sıkışma eğrisinin eğimi. Elastikiyet modülü veya kısaca elastikiyet modülü olarak da adlandırılır
- Basma mukavemeti: Basma testinde belirlenen basma gerilmesinin maksimum değeri
Sonuçların belirlenmesine ilişkin önemli notlar
ASTM D695, <3,2 mm kalınlığa sahip takviyesiz ve takviyeli plastikler için, bir testte basma modülünün (uygun bir uzama ölçüm sistemi kullanıldığında) ve basınç dayanımının belirlenebileceği, bükülmüş bir numune geometrisini belirtir. Bunun için ek bir destek cihazı kullanılmalıdır.
Ancak, bükülmüş numuneler UD kompozitler için uygun değildir. ASTM D695'ten geliştirilen varyantlar (EN 2850 Yöntem B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260 Tip III ve IV) bu nedenle her zaman iki farklı dikdörtgen düz numune kullanır:
- Sıkıştırma modülünü belirlemek için yapıştırıcı içermeyen bir test numunesi. Bu numune, basınç dayanımını belirlemek için kullanılmamalıdır, çünkü uç yüzeylerde her zaman test edilecek malzemenin basınç dayanımından daha düşük bir basınç geriliminde erken başarısızlık meydana gelir.
- Basınç dayanımını belirlemek için yapıştırıcı uygulanmış bir test numunesi. Test, numune serbest numune uzunluğu içinde başarısız olursa geçerlidir. Bu numune, serbest numune uzunluğunda (yaklaşık 5 mm) uzama ölçerlerin uygulanması pek mümkün olmadığından, sıkıştırma modülünü belirlemek için uygun değildir.
Kuvvet her zaman sadece numunenin uç yüzeyleri üzerinden uygulandığından, numunenin uç yüzeylerinin çok hassas bir şekilde işlenmesi her durumda kesinlikle gereklidir.
End-Loading Compression Test Ekipmanı
ASTM D695, kalınlığı < 3,2 mm olan malzemeleri test ederken numune için bir destek fikstürü belirtir. Bu şekilde desteklenen numune daha sonra uygun bir basma cihazına (ASTM D695'te alt baskı veya sıkıştırma aleti olarak da adlandırılır) yerleştirilir.
ASTM D695'ten (EN 2850 prosedür B, SACMA SRM-1R-94, Boeing BSS 7260) gelişmiş kompozitler için geliştirilen varyantlarda, bu destek cihazı ilgili bir basma cihazına sıkıca bağlanır, böylece numunenin destek cihazı ile eğilmesi veya burkulması imkansızdır.
- Bu gelişmiş End-Loading Compression ekipmanı, Boeing BSS 7260 test standardında değiştirilmiş ASTM D695 tertibatı olarak da adlandırılır.
- DIN EN 2850 Prosedür B ve SACMA SRM-1R-94 test standartları da bu prensibi kullanır, ancak destek fikstürünün ve test numunelerinin boyutlarında küçük farklılıklar vardır.
- DIN EN 2850 prosedür B'ye göre destek fikstürünün uzunluğu 70 mm olarak tanımlanırken, diğer tüm test standartlarında (ASTM D695, Boeing BSS 7260 Tip III ve IV, SACMA SRM-1R-94) destek fikstürünün 73 mm uzunluğa sahip olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle DIN EN 2850 Prosedür B için ayrı bir test fikstürü kullanılmalıdır.
Her durumda, destek fikstürü numuneye kuvvet aktarımına katkıda bulunmaz. Numune ve destek fikstürü arasındaki sürtünme, temas yüzeylerinin uygun bir şekilde tasarlanmasıyla en aza indirilir. ASTM D695'te, destek fikstürünün numuneye "elle sıkılması" yeterlidir. Tüm gelişmiş End-Loading test yöntemlerinde, sabitleme vidaları için düşük bir sıkma torku veya temas kuvveti tanımlanır.
ASTM D695 ve varyantlarına göre End-Loading Compression testi için ZwickRoell test cihazı:
- End-Loading Compression testi için ZwickRoell test düzeneği, iki sıkıştırma plakası arasına yerleştirilmiş bir sıkıştırma tertibatından oluşur. Sıkıştırma tertibatındaki kılavuz elemanlar, numunenin yük ekseninde her zaman tam olarak merkezlenmesini sağlar. Bazı durumlarda 1000 MPa'nın üzerindeki yüksek basınç dayanımı nedeniyle, özellikle fiber yönünde UD karbon fiber takviyeli kompozitlerin basma testlerinde, uygun şekilde sertleştirilmiş basma plakaları kullanılmalıdır.
- End-Loading Compression için ZwickRoell test cihazları, -80 ° C ila +300 ° C arasındaki bir sıcaklık aralığında kullanılabilir.
ASTM D695 için test cihazları
- Nominal numune geometrisi kullanıldığında, elyafların ve matrisin mekanik özelliklerinin sürekli olarak daha da geliştirilmesi ve iyileştirilmesi nedeniyle, son yükleme sıkıştırma testinde UD karbon elyaf takviyeli kompozitler için artık yaklaşık 50kN'ye kadar maksimum kuvvetler elde edilebilir. Çekme testleri genellikle maksimum kuvvetlerin daha da yüksek olduğu basma testlerine ek olarak gerçekleştirildiğinden, 100kN veya 250kN'ye kadar kapasiteye sahip bir statik test cihazının kullanılması önerilir.
- Bununla birlikte, sadece cam elyaf takviyeli kompozitler test ediliyorsa, 50kN'lik bir test cihazı yeterlidir.
Modüler Kompozit Test Sistemi
Buna karşılık olarak yüksek test hacmine sahip daha büyük test laboratuvarları, çok çeşitli kompozit test yöntemleri için farklı test cihazları kullanır ve böylece dönüştürme çabasını en aza indirebilir. Bireysel test cihazları, farklı test türlerinin kuvvet aralığına uyarlanabilir. Test hacmi çok sayıda test cihazına yatırım yapmayı gerektirecek kadar yüksek veya düzenli değilse, tek bir test cihazının donatılması avantajlıdır; böylece mümkün olan en az dönüşüm çabasıyla mümkün olduğu kadar çok sayıda test prosedürü gerçekleştirilebilir.
Bu amaçla ZwickRoell, 21 test yöntemini ve yaklaşık 120 test standardını (ISO, EN, ASTM'nin yanı sıra Airbus AITM ve Boeing BSS) kapsayan ve statik 100kN veya 250kN test cihazı olarak sunulan modüler bir konsept geliştirdi. Fiber kompozit malzemelerin oda sıcaklığında veya -80°C'den +360°C'ye kadar düşük veya yüksek sıcaklıklarda yapılan deneylerde kapsamlı karakterizasyonuna olanak sağlar.
testXpert test yazılımı sayesinde güvenilir End-Loading Compression testleri
testXpert test yazılımımız, ASTM D695'e göre verimli testleri ve güvenilir test sonuçlarını ve ASTM D695'ten daha da geliştirilen End-Loading basma testi çeşitlerini destekler:
- Standartları incelemek için vakit kaybetmeyin: Standart test spesifikasyonları sayesinde standartların yerine getirilmesi garanti edilir - ASTM D695 ve DIN EN 2850'nin tüm karakteristik değerleri ve parametreleri zaten kaydedilmiştir.
- Çevresel cihazları bağlayarak test verimliliğini en üst düzeye çıkarabilirsiniz: Numune boyutlarının dış mikrometreden doğrudan test yazılımına gönderilmesi zaman kazandırır ve giriş hatalarını ortadan kaldırır.
- Ayrıca yazılım aracılığıyla haznedeki sıcaklığı kontrol edebilir ve takip edebilirsiniz. Sıcaklık kademelerini ayarlayın ve daha sonra korunan değerleri görün.
ASTM D695 ve varyantlarına göre uzama ölçümü
ASTM D695 'e göre End-Loading Compression testi için uzama ölçümü için uygun yöntemler, numune yüzeyinin ortasına yerleştirilen uzama ölçerler veya numunenin kenarındaki sıkıştırmayı ölçen klipsli ekstansometrelerdir. Uzama ölçerler kullanıldığında, destek fikstürünün elemanları, uzama ölçer ölçüm ızgarası ve uzama ölçer kabloları ile temas etmemek için ortada uygun bir girintiye sahip olmalıdır.
Numunenin yük eksenine tam olarak ortalanması ve ZwickRoell End-Loading Compression test cihazının gövdesindeki girintiler nedeniyle, numune kenarlarının her iki tarafında ölçüm yapan makroXtens otomatik sensör kolu ekstansometresini kullanmak da mümkündür.
ASTM D695'ten geliştirilen End-Loading Compression testinin varyantlarında, uzama ölçümü yalnızca sıkıştırma modülü ölçümü için tasarlanan numune için gerçekleştirilir. İlgili test standartları bazen testteki maksimum sıkıştırma ve elastikiyet modülünün belirleneceği aralık için farklı spesifikasyonlar kullanır
- DIN EN 2850 Yöntem B: En az %0,5 (5000 µe) sıkıştırmaya kadar basma yükü; %0,1 ile %0,5 arasında elastisite modülü tayini (aksi belirtilmedikçe tercih edilen yöntem)
- Boeing BSS 7260: En az 3000 µe sıkıştırmaya kadar sıkıştırma yükü; 1000 ila 3000 µe arasında elastikiyet modülü belirleme.
- SACMA SRM-1R-94: 5000 µe'ye kadar basınç yükü; 1000 ile 3000 µe arasında E-modülü belirleme; üst üste bindirilmiş bir eğilme yükünü izlemek için her iki tarafa uygulanan uzama ölçerlerin kullanılması önerilir; iki uzama ölçer sinyali arasındaki sapma %10'dan büyükse, test geçersizdir ve tekrarlanmalıdır.
Yukarıda açıklandığı gibi, basınç dayanımını belirlemek için yapıştırıcı uygulanmış test numunesi için uzama ölçümü, çok kısa serbest ölçüm uzunluğu nedeniyle bu test standartlarında sağlanmamıştır.
ASTM D695'te hem elastisite modülü hem de basınç dayanımının belirlenmesi için kullanılan 3,2 mm'den daha az numune kalınlıkları için kullanılan beli bükülmüş numune için, numune kenarlarında ölçüm yapan klipsli bir ekstansometre de uygundur.
| Norm | Numune tipi | Şematik gösterim (ölçekli değil) | Kullanım ve talimatlar |
|---|---|---|---|
| ASTM D695 | Eğik, 3,2 mm'den az numune kalınlıkları için |  | Sertliği 41 GPa'ya kadar olan takviyesiz ve takviyeli plastikler (örn. ayrıca CTP kumaş kompozitler) |
DIN EN 2850 Yöntem B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B1 Tip III Basma dayanımı numunesi |  | Yalnızca fiber yönünde (0°) sıkıştırma testleri için
|
DIN EN 2850 Yöntem B Boeing BSS 7260 SACMA SRM-1R-94 | B2 Tip IV Basma modülü numunesi |  |
ASTM D695 basma testi hakkında sık sorulan sorular
ASTM D695, kuvvetin yalnızca test numunesinin uç yüzeylerinden uygulandığı End-Loading Compression prensibine göre sert plastikler için elastisite modülü ve mukavemet gibi mekanik özelliklerin belirlenmesine yönelik basma testini tanımlar. ASTM D695, örneğin cam elyaf takviyeli kumaş kompozitleri içeren 41 GPa'ya kadar sertliğe sahip kompozitler için kullanılabilir. Laminat kalınlığı < 3,2 mm olan yüksek modüllü ve güçlendirilmiş plastikler için bir destek fikstürü gereklidir.
ASTM D695 standardı, sert plastikler için elastikiyet modülü ve mukavemet gibi mekanik özelliklerin belirlenmesine yönelik basma testini tanımlar. ASTM D695-15, 2015 yayın yılını ifade eder, ancak halihazırda güncellenmiş ve ASTM D695-23 veya ASTM D695:2023 ile değiştirilmiştir.
ASTM D695, bir testte basma modülünün (uygun bir uzama ölçüm sistemi kullanıldığında) ve basma dayanımının belirlenebileceği, kalınlığı < 3,2 mm olan takviyesiz ve takviyeli plastikler için L = 79,4 mm uzunluğunda ve B = 19 mm genişliğinde bir eğik numune geometrisini belirtir. Ancak, eğik numuneler UD kompozitler için uygun değildir. ASTM D695'ten geliştirilen varyantlar bu nedenle her zaman iki farklı dikdörtgen düz test numunesi kullanır: Basma modülünü belirlemek için yapıştırmasız bir numune ve basınç dayanımını belirlemek için yapıştırma uygulanmış bir numune.
