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應變硬化 – 抗緩慢裂紋擴展(SCG、ESC)

ISO 18488-1、ISO 18489
名稱 類型 尺寸 下載

表徵慢速裂縫成長的方法

聚乙烯例如 PE80、PE100 或改進的 PE100RC 製成的管材對慢速裂縫延伸表現出了不同的靈敏度。術語“環境應力破裂”(ESC)和“慢速裂縫成長”(SCG)用於描述這種性能。這種類型的失效通常發生於材料降伏應力之前,因此對材料力學性能的長期評估有很大的影響。

裂縫前端可見的部分被稱為原纖,展示了受力情況下隨時間變化的失效行為。一系列的測試可以表徵這種機制。包括:

  • 具有恆定內壓的蠕變測試:ISO 1167-1、ISO 9080
  • 缺口管材耐慢速裂縫成長的測定:ISO 13479
  • 全缺口蠕變測試(FNCT):ISO 16770
  • 聚乙烯缺口拉伸(PENT)測試:ASTM F1473、ISO 16241
  • 鐮刀形帶材ESCR測試:ASTM D1693
  • 圓錐體測試方法:ISO 13480

對於定義完的加速,測試使用一個尖銳的初始缺口,在升高的溫度和有催化效應的液體中進行,通常使用Igepal® CO-630。

近期已研究出新的測試方法,可以在非常短的測試時間內對ECG性能做出完善的評估。對於用戶來說,這些方法意味著測試成本大大降低,並能很快得到測試結果。

下列標準發布於2015年:

  • ISO 18488用於管材系統的聚乙烯材料(PE) -- 應變硬化模數與慢速裂縫成長的關係的測定
  • ISO 18489用於管材系統的聚乙烯材料(PE) -- 週期負載下抗慢速裂縫成長的測定--裂縫圓棒測試法

依據ISO 18488測定應變硬化模數

用於這個測試方法的試片形狀是一個兩端較寬的小啞鈴狀試片;測量是在拉伸負載下進行的。PE應變硬化模數是在80°C下測定的,變形比λ在 8 到 12 之間。這對應於 700% 和 1100% 應變點之間的 400% 應變間隔。在這個區間中聚合物被充分拉伸,允許測量原纖的變形行為。真應力-新虎克應變(λ² - 1/λ)曲線圖顯示了PE材料幾乎為直線的斜率。這個斜率表示為一個線性的等式:真應力σ= Gp (λ² - 1/λ) +C。Gp是直線的斜率。

相關產品 ISO 18488

根據ISO 18488進行的應變硬化模數測量需要機電試驗機搭載如以下的設備:

  • Z005 AllroundLine(或更大的)試驗機
  • 允許拉伸夾具移動至少360 mm的溫度箱
  • 機械性或光學延伸量測系統,如ZwickRoell videoXtens
  • 如氣動平行夾具的平行夾持試樣夾具,符合 ISO 18488 標準的 testXpert 標準測試程式,顯示「真實應力」-新虎克應變以及「真實應力」-變形比 λ 之間的關係,並計算 GP 和檢查迴歸係數 r

週期負載下抗慢速裂縫成長的測定,依據ISO 18489

該方法使用圓柱形試片,其中已插入旋轉初始缺口。對試片施加具有恆定力量振幅的週期負載。選擇恆定力量振幅是為了允許慢速裂縫成長。

測試結果是試片失效前的循環次數,顯示為初始裂縫長度處施加的應力Δσ0的函數。

採用符合ISO 18489標準的新測試方法,將測試持續時間降至最低。應根據試片的幾何結構來減少該值,尤其是在週期負載的高度處。該測試方法的另一個優點是可以在室溫下進行,以保持試片的聚合物結構。

相關產品 ISO 18489

ZwickRoell 已開發出 LTM 試驗機,配備專利線性驅動技術和力控氣動試樣夾具,可根據 ISO 18489 標準進行測試。

  • 準確、均勻地施加負載循環。 除了控制力,其他控制模式也是可能的,例如峰值控制、活塞行程控製或直接
  • 透過連接的 延伸計進行應變控制。
  • 力控制試片夾具可以可靠地防止試片在抓取過程中的過載。
  • 無磨損的驅動和低功率確保了較低的持續操作成本。
  • testXpert III軟體控制整個測試程序,並以清晰和可輸出的格式生成結果。

這使得ZwickRoell的LTM非常適合根據ISO 18489標準,有效地測試抗慢速裂縫成長的能力。

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