Muovien iskukokeet

Iskukokeita käytetään materiaalin käyttäytymisen luonnehtimiseen suurilla muodonmuutosnopeuksilla. Muovien käyttäytymisen tutkimiseen iskukuormituksen alaisena käytetään iskuvasaroita, pudotuskoestuslaitteita ja suurinopeuksisia koestuskoneita.
HIT 5.5 -iskuvasara muovien iskukokeisiin

Instrumentoidut pudotuskoestuslaitteet

HIT230F_valmis
Instrumentoiduissa pudotuskoestuslaitteissa on voima-anturi ja valoverho, jotka mahdollistavat nopeuden tarkan määrittämisen ja suuren mittausnopeuden. Ne mahdollistavat koko lävistyskokeen voima-matka -kuvaajan tallentamisen. Nämä kuvaajat auttavat voimapisteiden ja sitoutuneen iskuenergian laskemisessa. 

Suurinopeuksiset koestuskoneet

HTM5020_ilman_taustaa
Suurinopeuksiset koestuskoneet saavuttavat jopa 20 m/s testausnopeuden hydraulisen käytön avulla. Ne ovat instrumentoituja, ja niitä käytetään joustavasti veto-/lävistyskokeisiin ja suuren venymän taivutuskokeisiin. Ne soveltuvat iskuvasaroiden ja instrumentoitujen pudotuskoestuslaitteiden menetelmille. Tämän tyypin kone tarjoaa merkittävää etua ylimääräisen energian suhteen. Tämä yhdessä erityisen ohjauksen avulla tuottaa lähes vakioidun nopeuden kokeen aikana. 

Perinteiset pudotuskoestuslaitteet

Perinteisten pudotuskoestuslaitteiden toiminta perustuu lineaariseen putoamisliikkeeseen. Tietyn massainen iskuri vapautetaan korkeudelta, joka on yleensä määrätty ennalta.  Koska näytteen läpäisyn jälkeen ei suoriteta muita mittauksia, nämä yksinkertaiset pudotuskoestuslaitteet soveltuvat hyväksymistestaukseen haarukointimenetelmää tai around-the-clock -menetelmää hyödyntäen.

Perinteiset iskuvasarat

HIT 5.5 -iskuvasara muovien iskukokeisiin
Perinteisiä iskuvasaroita käytetään absorboidun iskuenergian määrittämiseen standardinmukaisen näytteen murtumiseen saakka mittaamalla heilurin nousu iskun jälkeen. Tuloksena saadaan iskulujuus tai lovi-iskulujuus, joka on pinta-alaan suhteutettu arvo, kuten kJ/m². Putkien hyväksymistestauksessa käytetään myös iskuvasaroita, jotka eivät tuota kvantitatiivisia testaustuloksia.

Instrumentoidut iskuvasarat

Instrumentoitu iskuvasara – iskuvetokoe-koeasetelma ja Charpy-työkalu
Instrumentoiduissa iskuvasaroissa on voima-anturi ja nopea mittausarvojen tallennus jopa nopeudella 4 miljoonaa voima- ja aika-arvoa sekunnissa. Iskuenergian lisäksi on mahdollista laatia kaavioita myös muista tiedoista, esim. voima-taipuma-käyrä tai murtumismekaniikkaa kuvaavia tietoja.  

Iskukokeet iskuvasaroilla

Iskukokeille on olemassa neljä standardoitua menetelmää:

  • Charpy-koe (ISO 179-1, ASTM D6110)
  • Instrumentoitu Charpy-koe (ISO 179-2)
  • Izod-koe (ISO 180, ASTM D256, ASTM D4508) ja "Unnotched cantilever beam impact" (ASTM D4812)
  • Iskukokeet (ISO 8256 and ASTM E1822)
  • Dynstat-iskukoe (DIN 53435)

ISO- ja ASTM-iskukokeiden erot

ISO-kokeissa iskuvasaroita voidaan käyttää 10 – 80 %:in toiminta-alueella suhteessa niiden alun nimelliseen potentiaalienergiaan. ASTM:ssä yläraja on 85 %. ISO- ja ASTM-menetelmien merkittävä ero on käytetyn iskuvasaraan koossa. ISO-standardin mukaan tulee käyttää suurinta mahdollista iskuvasaraa, vaikkakin erikokoisten iskuvasaroiden päällekkäiset alueet ovat useimmiten pieniä. Tämä vaatimus perustuu siihen, että nopeuden tulisi hidastua mahdollisimman vähän näytettä lävistettäessä. ASTM-standardissa vakiomuotoisella iskuvasaralla on 2,7 joulen alun potentiaalienergia. Muun kokoiset vasarat saadaan kaksinkertaistamalla tätä arvoa. Kokeessa tulisi käyttää pienintä ehdot täyttävää iskuvasaraa.

Koelevyjen lävistyskokeet

Lävistyskokeet ovat erityisen tärkeitä materiaalien muovattavuuden näkökulmasta. Tämän tyyppisessä kokeessa luodaan ohuelle levylle moniaksiaalinen jännitystila, joka saadaan aikaan korkealla venymällä. Tuloksena saadaan voima-aika tai voima-matka -kuvaaja sekä pistedataa, joka kertoo maksimivoiman ja kaavion ominaispisteiden taipuman.

Levyjen lävistyskokeet määritellään seuraavissa standardeissa: ISO 6603-2 ja ASTM D3763. ISO 7765-2 on näiden standardien muunnelma, jota käytetään kalvojen testaamiseen.

Nämä kokeet suoritetaan 1 m pudostuskorkeudelta, mikä vastaa 4,43 m/s iskunopeutta. Pudotuspainon potentiaalienergian tulee olla vähintään 2,73 kertaa suurempi kuin näytteen absorboiman lävistysenergian. Tämä varmistaa standardinmukaisuuden, kun nopeus ei laske 20 %:ia enempää iskeytymisnopeuteen nähden.

Viskoottisten polymeerien kohdalla - erityisesti polykarbonaatin - ilmenee kitkaa painimen kärjen kohdalla, mikä voi vääristää merkittävästi testaustuloksia. Tästä syystä standardin mukaan painimen tulee olla kevyesti voideltu.

Matalissa lämpötiloissa testaamista varten testauslaattoja täytyy pitää testauksen aikaisessa lämpötilassa riittävän pitkään. Tarvittavasta lämpötilasta riippuen voidaan käyttää myös kaupallisia viilennyslaitteita. Niiden tulee sijaita testauslaitteen lähellä. Testausta varten näyte poistetaan viilennyslaitteesta ja asetetaan pudotuskoestuslaitteeseen. Ne testataan muutaman sekunnin kuluessa.

HIT 230F -pudotuskoestuslaite on suunniteltu siten, että näytepöytä on helposti saavutettavissa. Kun kahden käden kytkin aktivoidaan, kiinnitin sulkeutuu ja peittää kaikki liikkuvat massat. Tämä tarkoittaa että testaaminen on käyttäjälle riskitöntä, ja testaus tapahtuu sekunneissa. Toisin kuin laitteet, joissa on sisäänrakennettu olosuhdekammio, HIT 230F kykenee suorittamaan lävistyskokeet erittäin nopeasti ja helposti.

Ylös