ISO 527-4 | ISO 527-5 çekme testi fiber kompozit malzemeler
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre çekme testinde, elyaf takviyeli plastiklerin elastik parametreleri çekme modülü ve Poisson oranının yanı sıra ana malzeme yönlerindeki çekme mukavemeti belirlenir. ISO 527-4, izotropik ve anizotropik elyaf takviyeli plastikler için test koşullarını içerir. Bu, matlar, kumaşlar veya kesilmiş elyaflar gibi tek yönlü olmayan takviyelere sahip kompozit malzemelerin yanı sıra tek yönlü ayrı katmanlardan oluşan çok yönlü laminatları da içerir. ISO 527-5, tek yönlü (UD) fiber takviyeli plastikler için test koşullarını içerir. Her iki standart da çekme özelliklerinin belirlenmesine yönelik genel prensipler için ISO 527-1'e atıfta bulunmaktadır.
Uzun veya sürekli elyaf takviyeli plastiklerin çekme testi için sıklıkla kullanılan bir diğer standart, hem izotropik hem de anizotropik elyaf takviyeli plastiklerin yanı sıra tek yönlü elyaf takviyeli kompozitler için test koşullarını içeren ASTM D3039'dur.
Amaç ve karakteristik değerler Video Test prosedürü ve test ekipmanı Test koşulları Numuneler ve boyutlar Daha fazla bilgi İndirmeler
Testin amacı ve ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre belirlenen parametreler
Fiber takviyeli plastikler için çekme testleri, diğer şeylerin yanı sıra, malzeme geliştirme ve kalifikasyonda çekme özelliklerini belirlemek, kompozit yapıların yorumlanması ve tasarımına yönelik parametreleri belirlemek ve kalite güvencesinde gerçekleştirilir. Fiber takviyesinin tipine bakılmaksızın ISO 527-4 ve ISO 527-5'te aşağıdaki karakteristik sonuçlar ve parametreler belirlenmiştir:
- Çekme gerilmesi: Numunenin ilk kesitine ilişkin kuvvetler
- Uzunlamasına genleşme: Yük yönündeki ilk ölçüm uzunluğuna bağlı olarak ölçüm uzunluğundaki değişiklik
- Enine genleşme: Enine yönde ilk ölçüm uzunluğuna bağlı olarak ölçüm uzunluğundaki değişiklik (yalnızca Poisson oranının belirlenmesi durumunda gereklidir)
- Çekme modül: Elastik aralıkta belirli bir uzama aralığında gerinim-uzama eğrisinin eğimi. Ayrıca esneklik modülü veya kısaca E-modülü olarak da bilinir
- Çekme mukavemeti: Çekme testinde belirlenen çekme gerilmesinin maksimum değeri
- Uzama: Çekme mukavemetine ulaşıldığında boyuna uzama
- Poisson oranı: enine genleşme ve boyuna genleşmenin negatif oranı
Hem ISO 527-4, ISO 527-5 hem de ASTM D3039, fiber takviyeli plastiklerin çekme testi için test koşullarını belirtir. Test yöntemlerinin benzerliğine rağmen, belirlenen karakteristik değerler tamamen karşılaştırılabilir değildir çünkü numune şekilleri ve boyutları ile karakteristik değerlerin belirlenmesi bazen farklıdır (örneğin, çekme modülü için uzama aralığı).
testXpert test yazılımı sayesinde ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre güvenilir testler
testXpert, ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre verimli testleri ve güvenilir test sonuçlarını destekler:
- Kendinizi standartları inceleme zahmetinden kurtarın: Standart test spesifikasyonları sayesinde garantili standart karşılama - ISO 527-4 ve ISO 527-5'in 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 edebilirve kontrol edebilirsiniz. Sıcaklık rampalarını ayarlayın ve sonrasında bile korunan değerleri görün.
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre güvenilir test sonuçları için çene ve hizalama ünitesi
Çekme testini ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre gerçekleştirmek için ilgili çekme numunesi, statik bir test cihazının çenesine sıkıştırılır. Çenelerin hizalanmasının ISO 23788 veya ASTM E1012'ye göre doğruluğunun düzenli olarak kontrol edilmesi önerilir. Havacılık ve uzay sektöründeki Nadcap akredite test laboratuvarları için uyum kanıtı zorunludur. Kamalı mekanik gövde veya kamalı çenelere sahip hidrolik gövde bu gereksinim için idealdir. Hizalama kanıtı gerekmiyorsa, sınırlı ölçüde hizalanabilen kama vidalı çeneler de kullanılabilir.
ISO 527-4 ve ISO 527-5 için çekme test cihazları
Standart numunelerle ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre çekme testleri ve fiber takviyeli plastikler için diğer birçok standartlaştırılmış test yöntemi için, 100 kN'luk bir test cihazının kullanılması genellikle yeterlidir. Sağda gösterilen 100 kN'luk makine konfigürasyonunda, mekanik gövde hareketli kamalı çenelerin kullanılması, farklı test kurulumları ve test fikstürleri arasında geçiş yapmayı kolaylaştırır. Sadece çeneleri çıkararak, test cihazının tüm çalışma alanı standart olmayan testler için de kullanılabilir. Ayaklar, çalışma alanı yüksekliğinin bireysel ve ergonomik olarak ayarlanmasını sağlar.
Sadece cam elyaf takviyeli plastikler (CTP) test ediliyorsa, maksimum 50 kN kuvvete sahip bir statik test cihazı genellikle 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.
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre uzama ölçümü için ekstansometre
Elastik parametreleri ve kopma uzamasını doğru bir şekilde belirlemek için numune üzerinde doğrudan bir gerinim ölçümü gereklidir. Kopma anındaki elastikiyet modülünü ve uzamayı belirlemek için uzunlamasına uzamayı ölçmek yeterlidir. Poisson oranının da belirlenmesi gerekiyorsa, enine uzamanın de ölçülebildiği çift eksenli bir uzama ölçüm sistemi gereklidir. Uzama ölçüm cihazları (DMS), klipsli ekstansometreler gibi temaslı ölçüm sistemlerine uzama ölçümü için izin verilir (kısıtlama: numune kırılıncaya kadar) veya otomatik sensör kolu ekstansometreleri (makroXtens, multiXtens) veya temassız optik sistemler (videoXtens).
ISO 527-4 ve ISO 527-5'e göre test koşulları
Test hızı
Ayarlanacak sabit test hızı, numune türüne ve test motivasyonuna bağlıdır. Kalite kontrolüne yönelik çekme testleri için, malzeme karakterizasyonuna yönelik çekme testlerine göre daha yüksek hızlar ayarlanabilir.
- Geçerli olan numune hatası
Sıkıştırma çeneleri içinde veya sıkma çenesinden numunenin sıkıştırılmamış alanına geçişte kırılan numuneler geçersizdir ve en az 5 geçerli test sonucu elde etmek için yeni test numuneleri ile değiştirilmelidir.
Isı aralığı
Fiber takviyeli plastiklerin mekanik özellikleri büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olduğundan, oda sıcaklığında çekme testlerinin yanı sıra düşük ve yüksek sıcaklıklarda da testler yapılır. Bu amaçla test cihazı -80°C ila 360°C sıcaklık aralığına uygun bir ısı kabiniyle donatılabilir.
ISO 527-4 / ISO 527-5'e göre test numuneleri ve boyutları
- l = Test numunesinin toplam uzunluğu
- L = çenelerin çene ağızları arası mesafe
- b = Test numunesinin genişliği
- h = FKV Laminatların kalınlığı
- L0 = Ekstensometreler için önerilen ölçüm uzunluğu (temaslı veya temassız): ISO 527-4 test numunesi tipi 4 L0 = 25 mm, yukarıda listelenen diğer tüm test numunesi tipleri için L0 = 50 mm
| Norm | Numune tipi | Şematik gösterim (basitleştirilmiş, ölçeklenmemiş) | Kullanım |
|---|---|---|---|
| ISO 527-4 | B1 Tipi Omuz |  |
|
| 2 Tip yapıştırıcı olmadan dikdörtgen |  |
| |
| 3 Tip * yapıştırma ile dikdörtgen |  |
| |
| 4 Tip ** yapıştırıcı olmadan konik |  |
| |
| ISO 527-5 | A Tipi, B Tipi *** |  |
|
- * ISO 527-4'teki tip 3 numunesi ve ISO 527-5'teki tip A ve B numuneleri için, numunenin her iki tarafına da yapıştırıcı uygulanır. Genellikle test edilecek laminata bağlanan bu kuvvet giriş elemanlarının amacı, kenetlemedeki gerilme konsantrasyonlarını azaltmaktır, böylece kenetleme kırılmaları (numune çenelerinin kenetleme çenelerinde veya çenelerinde kırılma) önlenir. Bu amaçla, ±45° CTP laminattan yapılmış yapıştırma şeritleri değerini kanıtlamıştır. Her zaman düz kenar bantları kullanılırken, ASTM D3039 şaftlı kenar bantlarına da izin vermektedir. Aynı mukavemet değerlerinin elde edildiğinin ve karakteristik değerlerde büyük bir dağılım olmadığının gösterilebilmesi koşuluyla, diğer, hatta bağlanmamış kuvvet giriş elemanlarına (örneğin aşındırıcı bez veya zımpara kağıdı) izin verilebilir.
- ** Çok yönlü sürekli elyaf takviyeli termoplastiklerde yapıştırma olmadan çekme testi için tasarlanan ISO 527-4: 2023'te yer alan 4 tip test numunesi için, kırılma numunenin ortasındaki L0 = 25 mm düz mastar uzunluğunun dışında meydana gelirse sonuçlar yeniden hesaplanmalıdır. ISO 527-4 Ek E'de listelenen numune tipi 4 için çekme mukavemetinin kırılma ile ilgili hesaplaması, ISO 527-4: 2023 için önceden yapılandırılmış testXpert test spesifikasyonuna zaten dahil edilmiştir.
- *** ISO 527-5'teki A ve B tipi test numuneleri farklı laminat kalınlıklarına ve numune genişliklerine sahiptir. Bir UD laminatın 0° yönünde çekme testi için tasarlanan A tipi, 15 mm genişliğe ve 1 mm laminat kalınlığına sahiptir. Öte yandan, bir UD laminatın 90° yönünde çekme testi için tasarlanan B tipi, 25 mm genişliğe ve 2 mm laminat kalınlığına sahiptir. Bu, 0° çekme testinde ölçülen kuvvetlerin çok yüksek olmamasını ve 90° çekme testinde ölçülen kuvvetlerin yeterince yüksek olmasını sağlar, böylece her iki numune türü de aynı test düzeneği ile test edilebilir. Bu geometrik ayarlama gereklidir çünkü UD laminatlar elyaf yönünde ve elyaf yönü boyunca mukavemette aşırı farklılıklar gösterir
ISO 527-4 ve ISO 527-5 hakkında daha fazla bilgi
- Bireysel katman seviyesinde çekme özelliklerini belirlemek için her zaman her katmanın aynı şekilde hizalandığı çok katmanlı kompozitler üretilir. Bunlar, ISO 527-5'te belirtilen 0° veya 90° UD laminatları içerir. ISO 527-4'te kumaş kompozitlerinden yapılan uygun şekilde hizalanmış çok katmanlı kompozitler durumunda, çözgü ve atkı yönlerindeki mekanik özelliklere de atıfta bulunulmaktadır.
- Malzeme geliştirme, malzeme yeterliliği ve kalite güvencesi amacıyla çekme testlerinin yapılmasının yanı sıra, bireysel katman düzeyinde belirlenen parametreler, analitik hesaplama yöntemleri için kompozit yapıların tasarımında da kullanılmaktadır. Örneğin klasik laminat teorisinin yardımıyla, çok yönlü çok katmanlı bir kompozitin elastik özellikleri, ilgili bireysel katmanların özelliklerinden hesaplanabilir. Bireysel katman seviyesindeki kuvvetler, diğer şeylerin yanı sıra maksimum Stres, Hashin, Puck veya LaRC gibi başarısızlık kriterlerini hesaplamak için kullanılır.
- Çok katmanlı bir kompozitin mekanik özellikleri ilgili bireysel katmanların oryantasyonuna bağlı olduğundan, farklı yönlendirilmiş bireysel katmanlara sahip her çok katmanlı kompozit, farklı mekanik gerilme özellikleri sağlar. Fiber takviyeli plastiklerin mekanik malzeme özellikleri yalnızca laminatın üretimi sırasında ortaya çıkar. Üretim sürecinin kendisinin ortaya çıkan karakteristik değerler üzerinde önemli bir etkisi vardır. Üretim sürecinin fiber-plastik kompozit (FRP) laminatın mekanik özellikleri üzerindeki etkisi bu nedenle sıklıkla mekanik testler kullanılarak doğrulanır.