ASTM D3574弹性泡沫试验
ASTM D3574是评估弹性多孔材料的重要标准，包括密度、拉伸强度、压缩和疲劳行为等物理及机械性能试验。ASTM D3574标准特别适用于家具、床垫和汽车部件的制造。它为材料测试提供标准化的试验方法，从而帮助制造商保证产品的质量、舒适性和耐用性。
下面概述了最常用的ASTM D3574试验，这些试验需要使用ZwickRoell万能试验机和特定的试验工装。为获得更全面的信息，我们建议从Beuth Verlag或通过ASTM获取该标准。
所有试验总览 试验A密度 试验B压痕力 试验C压缩力 试验E拉伸强度 试验F抗撕裂性 试验H落球回弹试验 试验I1-5疲劳试验 试验J - L老化试验
所有ASTM D3574试验总览
ASTM D3574标准包括了19个不同的试验，用于根据以下性能表征泡沫。带*的试验要求使用ZwickRoell试验机和试验工装。
- 试验A：表观密度（另请参见ISO 845）
- 试验B1： 压痕力挠度–规定的挠度 (IFD)和B2压痕残余标距长度–规定的力(IRGL)：压痕硬度*（另请参见ISO 2439）
- 试验C：压缩力挠度/压缩应力-应变特性*（另请参见ISO 3386）
- 试验D：恒定挠度压缩形变试验
- 试验E：拉伸强度*（另请参见ISO 1798）
- 试验F：抗撕裂性*（另请参见ISO 8067）
- 试验G：气流试验
- 试验H：回弹试验*（另请参见ISO 8307、DIN 13014）
- 试验I1至I4：不同受力类型的泡沫预测试和后续测试。尽管I1是静态试验，试验I2至I4还是作为疲劳试验*运行（另请参见ISO 3385：高周疲劳试验）
- 试验J至L：不同环境条件下的老化试验*
- 试验M：恢复时间
- 试验N：滞后损失
ASTM D3574试验A和ISO 845
ISO 845和ASTM D3574试验A描述了弹性泡沫试样表观密度的测定，该密度通过试样的质量和体积计算得出，单位为kg/m3。
将ZwickRoell精密天平与testXpert测试软件连接，可直接测定表观密度。
ASTM D3574试验B
在根据ASTM D3574标准测定压痕硬度时，方法B1和B2还是有区别的：
方法B1和B2的目标、应用和结果：
- ASTM D3574试验B1压痕力挠度(IFD)被称为IFD试验（期间对力进行测量），这是以规定的25%和65%压缩量在泡沫中产生某些压痕所必需的。在25%和65%压缩量的情况下测定的硬度以力（单位为牛顿，也称为IFD值）来表示。
- ASTM D3574试验B2压痕残余标距长度（IRGL试验）指的是压痕残余标距长度。对于这项试验，主要关注点是泡沫内饰的厚度测定，以确保普通人乘坐舒适。因此，ASTM D3574 B2测量在用4.5 N、110 N和220 N的规定力施加载荷后保留的泡沫试样的残余标距长度（即厚度）。结果以毫米为单位表示为IRGL值。
符合B1和B2的试样：
- 尽管试验B1指定了测量标准试样（块状泡沫）压痕硬度的实验室方法，但ASTM D3574 B2规定，应尽可能对成品（模塑泡沫）进行试验，只要能在平坦表面上完成即可。
- 符合ASTM D3574 B1的标准试样取自成品的特定部分，尺寸至少为380 mm x 380 mm x 100 mm。
视频：符合ASTM D3574试验B的压痕硬度
运行试验、试验设备和试验结果：
指定使用ASTM D3574试验B中规定的工装进行试验，该工装具有直径为203mm的扁平圆形压头。ZwickRoell的弹性泡沫压缩工装可用于根据方法B1和B2进行符合标准的试验。将成品(B1)或标准试样(B2)压在400 X 400 mm板上，板上开有通风孔，以便空气在试验期间快速排出。
试验期间，在精确定义的条件下测量弹性泡沫的变形行为，并以力-压痕位移图来表示它。该试验包含几个用于调节试样的预载循环，紧接着是一个测量循环，在此循环中测定特性值。
ISO 2439和DIN 53579-1以及汽车行业的一系列特定试验方法中也描述了压痕硬度。对于这些试验，ZwickRoell也提供了适当的试验工装。
视频：符合ASTM D3574试验C的压缩硬度试验
运行试验、试验设备和试验结果：
- 对于ASTM D3574试验C，规定了整个试样表面的压缩应力。因此，压板必须大于待测试样。闭孔泡沫需要在压板中开6.5 mm的通风孔。
- 该试验包括2个预载循环，从原始厚度的75%到80%，紧接着是一个测量循环，在此循环中将试样压缩到其厚度的50%。初始高度对试验结果很重要，直接在测量循环之前确定（如果是ISO 3386，则是在第一个预载循环之前）。
- 结果即为测量循环后试样的厚度（单位：mm）和压缩力CFD（单位：千帕），也称为承载能力、压缩应力-应变特性、CFD或CLD试验。
ISO 3386标准以及汽车行业的一系列或特定试验方法中也对压缩硬度进行了描述，但在技术内容上有所不同。这两种方法的结果无法直接比较。
ASTM D3574试验C - 特殊试验技术要求
根据ASTM D3574试验C测量压缩应力-应变曲线有各种特殊的试验技术要求：
- 校正试验机变形：试验机机架和力传感器显示施加载荷情况下的固有变形。这意味着压板的距离实际上大于规定的距离。该固有变形被ZwickRoell testXpert测试软件记录下来并用于校正。在试验期间，必须在线进行校正，以确保在保载时间内压板的距离正确。
- 特殊软件功能包括试样厚度的记录和计算、压缩百分比的预计算、两个路径零点和两个试样厚度的处理（如有必要）、对结果进行符合标准的计算和报告。
ASTM D3574 试验E拉伸强度
ASTM D3574的试验E标准用于测定拉伸力对泡沫材料的影响。除了记录应力-应变图外，重点是测定最大拉伸强度和断裂应变值。试验方法用于对比材料及质量控制。
ISO 1798还介绍了弹性泡沫的拉伸试验，但在技术内容上有所不同，而且这两种方法的结果无法直接比较。
符合ASTM D3574试验E的试样：
试样一般取自成品件或片材。必须使用标准中精确定义的哑铃状（肩状试样）压头冲出试样。压头必须锋利且无缺口，以防试样边缘磨损。首选试样是符合ASTM D412标准的A型肩状试样，其长度为140 mm，厚度为3到14 mm。ZwickRoell提供片材试样冲床，并配备标准冲模。
运行试验和试验机要求：
- 拉伸试验机必须配备力传感器才能测量施加的最大力。（zwickiLine图像）
- 可以使用带有扁平夹面嵌件的侧向作用螺纹夹具或者气动夹具来夹持肩状试样。它们在夹持表面上施加均匀的压力，压力随张力的增加而增加，防止试样滑动。（试样夹具图像）
- 可以通过配备传感器臂的引伸计或非接触式引伸计或者通过横梁行程测量伸长量。夹持式引伸计需要夹持到试样上，通常不适用于弹性泡沫。为了测量断裂应变，ZwickRoell提供了机械式和光学长量程引伸计，可记录试样在特定标距内的伸长量。
ASTM D3574试验F抗撕裂性
ASTM D3574试验F描述了预损泡沫材料的抗撕裂性测定。
与ASTM D3574试验F相对应的试样是A型块状试样，其尺寸为152.4毫米（6英寸）x 25.4毫米（1英寸）x 25.4毫米（1英寸），其中沿试样（裤形试样）有一个40毫米（1.5英寸）的切口。
ISO 8067标准介绍了同一主题，但它们在试样类型上有所不同，因此无法直接比较结果。虽然ASTM D3574试验F仅允许使用A型裤状试样/块状试样，但ISO允许使用标准化的直角形试样。在实验室间试验中，方法A（裤形试样）的离散性最高为36%，而符合ISO 8067（直角形试样）的方法B的离散性最高为12%。
抗撕裂试验可以使用zwickiLine电液伺服试验机来执行。由于试验力比较小，应在采用的载荷范围内使用试验精度为1级的力传感器。位移测量并不是必需的，因为抗撕裂性是由试验中测得的最大力和试样的平均厚度计算得出的：抗撕裂性：N/m = F/T x 10³
我们的testXpert测试软件假设测试序列并按照标准评估抗撕裂性。
ASTM D3574试验J、K、L老化试验
ASTM D3574试验J、K和L描述了不同类型的加速老化试验，其研究氧化和/或水解对泡沫机械性能的影响。
- 老化试验J：蒸汽高压釜老化的影响（另请参见ISO 2440）
- 老化试验K：空气循环烘箱中干热老化的影响（另请参见ISO 2439）
- 老化试验L：环境试验箱中湿热老化的影响（没有对应的ISO标准）
此方法的原理可以适用于很多特性。首先，在未处理的状态下执行试验并进行测量，如上所述。然后在老化状态下重复这一过程，例如在高温老化（例如，在140°C下7天）或水解老化（例如，在120°C下5小时）后。
加热可以选择性地用于老化。阿伦尼乌斯方程描述了化学反应随时间加速的情况。根据范特霍夫定律，温度每升高10°C，化学反应的速度就会翻倍。
ASTM D3574试验I疲劳试验
ASTM D3574试验I1至I5描述了泡沫恒定载荷疲劳试验的五种方法：
- 试验I1：恒定挠度下的静态试验
- 试验I2：恒定力下辊剪动态疲劳试验
- 试验I3：恒定力冲击动态疲劳试验（相当于 ISO 3385 ）
- 试验I4：地毯衬垫动态疲劳试验
- 试验I5：恒定挠度冲击动态疲劳试验
符合ASTM D3574试验I3的疲劳试验的目标和目的
符合ASTM D3574 I3标准的疲劳试验（恒定载荷冲击试验）的目标是通过恒定机械载荷来测定泡沫材料的长期行为/老化。例如，试验可以代表汽车座椅在汽车行驶时承受的载荷。
根据ASTM D3574 I3运行疲劳试验：
整个试验分为三个阶段：
- 第1阶段：初始测量：测定压痕硬度（根据40%压缩量时的ASTM D3574试验B1 IFD值）（或根据ISO 2439方法A），以及使用4.5 N +/- 0.5N测定预载后的初始高度(d1)。
- 第2阶段：使用圆形压头和比试样略大的多孔下压板，以1.17 Hz的频率向尺寸为380 x 380 mm的泡沫试样施加750 N+/-20 N的规定压缩载荷，进行疲劳试验。
- 使用疲劳试验机，按照程序A对试样进行8,000次循环（约2小时），或者按照程序B对试样进行80,000次循环（约19小时）。程序C要求以较慢的循环速率（约20小时）进行12,000次循环，并且特别适用于粘弹性泡沫。
- 第3阶段：重复第1阶段中的测量，初始高度（以及压缩零点）取自首次测量。
结果是测定硬度损失（IFD差值，单位为kPa）和高度损失/试样厚度((d1-d2)/d1 x100%)
视频：多孔泡沫材料的自动化测试
roboTest R全自动试验系统用于根据ASTM D3574和很多其他标准通过重量及尺寸测量进行压缩试验。
用于根据ASTM D3574标准进行弹性泡沫试验的试验机
对于符合ASTM D3574标准的弹性泡沫试验，ZwickRoell提供了全面的产品组合：
- ZwickiLine系列万能试验机适用于采用标准试样（符合ASTM D3574试验B压痕力、试验C压缩力、试验E拉伸强度和试验F抗撕裂性）的试验方法，且有四种不同的试验力范围(0.5/1/2.5/5 kN)和三种试验机机架高度。
- ProLine系列万能试验机还能进行部件测试，安装的压板宽度不超过400 mm，采用较高的试验力进行试验。
- 我们的CLine试验机专门用于大型和小型模塑泡沫试验。其Fmax为5 kN或10 kN，配有铰链式台板，还可以使用滑动工作台进行座椅试验(1000 x 1450 mm)和床垫试验(1000 x 2000 mm) 。因而，该试验机特别适合常规生产控制。
- 电液伺服试验机（电动伺服试验作动缸）加载速度高，由于其转换简单，因此可用于测定压痕硬度和压缩硬度以及用于疲劳试验。通过使用选配的升级改造设备，它还可以在采用相应环境试验箱的情况下用于特殊气候区的老化试验。
