ASTM D638: Der definitive Leitfaden für Kunststoff-Zugversuche

PROBENAUSRICHTUNG

Um eine ordnungsgemäße Prüfung durchzuführen, müssen die Proben senkrecht zu den Kieferflächen gehalten und nicht schräg geneigt werden. Eine Fehlausrichtung der Proben kann zu großen Abweichungen in den Ergebnissen führen, und es sollte darauf geachtet werden, dass die Proben für jeden Test konsistent ausgerichtet sind. Eine Möglichkeit, Fehlausrichtungen zu vermeiden, besteht darin, eine Backenfläche zu verwenden, die fast die gleiche Breite wie die Probe hat, was die visuelle Anpassung der Ausrichtung erleichtert. Der einfachste Weg, eine Fehlausrichtung zu vermeiden, ist jedoch die Verwendung einer Vorrichtung zur Probenausrichtung, die direkt an den Spannzeugen montiert wird. Dies ist ein einfacher Balken, der einen einstellbaren Haltepunkt bietet, so dass der Bediener leicht erkennen kann, dass seine Probe korrekt ausgerichtet ist.

Sobald die Spannzeuge in Vorbereitung auf einen Test auf die Elastomer-Proben angezogen werden, werden häufig unerwünschte Druckkräfte aufgebracht. Diese Kräfte, obwohl winzig, können die Testergebnisse stören, wenn sie nicht richtig behandelt werden: Es ist daher wichtig, dass sie nach dem Einsetzen der Probe nicht ausbalanciert werden, da dies zu einem Versatz der Ergebnisse führt. Die Bluehill Universal-Software kann so programmiert werden, dass sie die Kräfte über mehrere Proben hinweg normalisiert und jede Durchhang- oder Druckkraft entfernt, um konsistente Ergebnisse zwischen den Proben zu gewährleisten. Für die Universalprüfmaschinen der Serie 6800 empfehlen wir außerdem die Verwendung von Specimen Protect, um eine Beschädigung der Probe oder des Systems während der Einrichtungsphase einer Prüfung und bevor die Betriebsgrenzen einer Prüfung festgelegt werden, zu verhindern. Wenn es eingeschaltet ist, passt Specimen Protect automatisch den Kreuzkopf an, um unerwünschte Kräfte unter einem bestimmten Limit zu halten.

Sehen Sie sich dieses Video an um mehr über Specimen Protect zu erfahren.

EXTENSOMETER FÜR ZUGSPANNUNGSPRÜFUNGEN

Der Elastizitätsmodul – wie stark sich die Probe als Reaktion auf die Zugkraft dehnt oder verformt – ist eine der wichtigsten Arten von Daten, die durch den ASTM D638-Kunststoffzugtest gesammelt werden. Bediener benötigen ein entsprechendes Dehnungsmessgerät – einen Extensometer - um diese Daten zu sammeln. Extensometer zur Messung des Moduls müssen der ASTM E83 Klasse B-2 entsprechen.

Je nach den Anforderungen Ihres Labors stehen mehrere Extensometeroptionen zur Verfügung. Der einfachste Typ ist ein Clip-on-Extensometer der Serie 2630 mit fester Gauge-Länge.. Ein Bediener muss diesen zu Beginn jeder Prüfung direkt an die Probe befestigen und nach der Nachgebung der Probe oder vor dem Bruch der Probe entfernen. Wenn das Poisson-Verhältnis getestet wird, muss auch ein  Quer-Extensometer hinzugefügt werden, um die Breitenänderung im gesamten elastischen Bereich der Probe zu messen. Es kann sowohl ein eigenständiges Querextensometer, um ein vorhandenes Clip-on- oder automatisches Extensometer als auch ein  zwei-achsiges  Gerät verwendet werden, um sowohl axiale als auch Querdehnung gleichzeitig zu unterstützen.

Das AutoX750 ist ein Extensometer, der automatisch, ohne Eingreifen des Bedieners, an der Probe befestigt wird. Dies ist hilfreich in Laboren mit hohem Durchsatzbedarf, da es die zeitaufwändige manuelle Manipulation durch den Bediener eliminiert und eine konsistentere Platzierung einer großen Anzahl von Proben ermöglicht. Eine konstante Platzierung ergibt besser reproduzierbare Modulwerte. Wenn nach anderen Standards, wie z. B. ASTM D790 getestet wird, bieten automatische Extensometer auch die Flexibilität, verschiedene Messlängen mit einem einzigen Gerät zu verwenden. Oft sind die zu testenden Kunststoffe letztendlich dazu bestimmt, unter Nicht-Umgebungsbedingungen verwendet zu werden. Um diese Endanwendungen zu simulieren, wird ASTM D638 in einer Temperaturkammer durchgeführt, in der geheizt oder gekühlt werden kann (LN2 oder CO2). In diesen Fällen ist ein kontaktloser Advanced Video Extensometer (AVE2) die empfohlene Option. Mit dem AVE 2 können Moduldaten gesammelt werden, ohne dass der Bediener die Kammer öffnet und schließt und auf diese Weise während des Tests Temperaturschwankungen verursachen würde.

BERECHNUNGEN UND ERGEBNISSE

Bei der Präsentation von Testergebnissen ist darauf zu achten, dass die Begriffe richtig definiert sind, um die Einhaltung der Norm zu gewährleisten und den Datenvergleich zwischen verschiedenen Labors zu erleichtern. Der häufigste Fehler bei der Dokumentation von Daten besteht darin, Dehnungswerte mit einer falschen Quelle (Extensometer statt Kreuzkopf) zu verwenden, was zu drastisch unterschiedlichen Ergebnissen führen kann.

Kunststoffprüfnormen beziehen sich auf einen Begriff, der als Nenndehnung bezeichnet wird und je nach verwendetem Prüfverfahren unterschiedlich definiert wird. Für ASTM D638 ist die Nenndehnung definiert als die Dehnung, die anhand der Kreuzkopfverschiebung und nicht des Extensometers gemessen wird. Dies liegt daran, dass Kunststoff nicht homogen abgebaut wird und die Dehnung oft auf einen unverhältnismäßig kleinen Teil der Probe konzentriert wird, eine Eigenschaft, die als "Necking" bezeichnet wird. Für Materialien, die einen Hals haben oder eine Streckgrenze aufweisen, kann die prozentuale Bruchdehnung nicht über das Extensometer gemeldet werden, da die Einschnürung außerhalb der Gauge-Länge des Extensometers auftreten kann. Daher muss die Nenndehnung verwendet werden, um die prozentuale Dehnung an allen Punkten nach der Ausbeute zu melden. Die Verwendung eines Extensometers für die Bruchdehnung ist nur dann akzeptabel, wenn die Dehnung in der gesamten Probe homogen ist und keine Einschnürung oder Streckung auftritt.

MODUL

Kunststoffe, die ein unterschiedliches Verhalten aufweisen, können die Verwendung unterschiedlicher Modulberechnungen erfordern, um den elastischen Teil des Tests angemessen zu erfassen. Modernste Prüfsoftware ermöglicht die Anpassung von Modulberechnungen. Zu verstehen, wie der Modul berechnet wird, ist entscheidend, um die Konsistenz der Ergebnisse sicherzustellen.

Für ein Material, das keinen echten linearen Anteil aufweist, wird normalerweise ein Sekantenmodul empfohlen, weil er eine Modullinie zwischen Null und einem beliebigen benutzerdefinierten Punkt auf der Kurve erzeugt. Berechnungen für Segmentmodule bilden eine Best-Fit-Linie zwischen einem angegebenen Start- und Endpunkt und führen eine Anpassung der kleinsten Quadrate durch. Am häufigsten wird eine Berechnung des Elastizitätsmoduls verwendet, welche die Steigung über eine Reihe von Regionen bestimmt und die steilste Steigung über eine Anpassung der kleinsten Quadrate ergibt. Bluehill Universal ermöglicht es Bedienern, entweder eine Reihe von Regionen zu definieren oder die automatische Berechnung des Elastizitätsmoduls zu verwenden.