La guida definitiva alle prove di flessione delle plastiche ASTM D790
Come eseguire una prova di flessione su plastiche secondo la norma ASTM D790
Scritto da Kayla Thackeray
ASTM D790 è un metodo di prova per determinare le proprietà di flessione (piegatura) di plastiche rinforzate e non rinforzate, compositi ad alto modulo e materiali di isolamento elettrico. Questa guida è progettata per presentare gli elementi di base di una prova di flessione ASTM D790 e fornirà una panoramica delle attrezzature di prova, del software e dei provini necessari. Tuttavia, chiunque stia pianificando di condurre test ASTM D790 non deve considerare questa guida un sostituto adeguato alla lettura dello standard completo.
ASTM D790 è lo standard giusto per te?
ASTM D790 è uno dei diversi test progettati per misurare le proprietà di flessione delle plastiche. Non è progettato per misurare le proprietà di trazione e chiunque abbia bisogno di quantificare le proprietà di trazione dei materiali plastici deve fare riferimento alla norma ASTM D638. Si prega di notare che questo standard non è destinato a determinare la resistenza alla flessione per materiali che non si rompono o cedono entro il 5% di deformazione. Tali materiali possono essere più adatti per test di flessione a 4 punti in conformità con ASTM D6272.
Differenze tra ASTM D790 e ISO 178
ASTM D790 è molto simile a ISO 178, anche se differisce in diversi punti chiave:
- ISO 178 richiede l'uso di un deflettometro o di una correzione di compliance per determinare il modulo. In ASTM D790, questa è solo una raccomandazione e il modulo può essere calcolato solo mediante lo spostamento della traversa.
- Le dimensioni preferite dei provini sono diverse e, poiché la velocità di prova dipende dalla profondità del provino, le velocità di prova tra gli standard possono variare. La profondità preferita dei provini ASTM D790 è di 3,2 mm. La profondità preferita per i provini ISO 178 è di 4 mm.
- ASTM D790 consente solo una velocità di prova, mentre ISO 178 consente l'utilizzo di una seconda velocità di prova (più veloce) dopo che è stato misurato il modulo.
Che cosa misura?
ASTM D790 misura le proprietà di flessione di un materiale mentre è sottoposto a una deformazione o deflessione di flessione. Questo test viene condotto su un sistema di test universale utilizzando un dispositivo di flessione a tre punti a una velocità proporzionale alla profondità del provino. Il test ASTM D790 viene utilizzato per determinare le seguenti proprietà meccaniche:
- Modulo tangente: noto anche come modulo di flessione, è la pendenza della porzione lineare iniziale della curva di deflessione del carico ed è una misura della rigidità del materiale.
- Modulo secante: la pendenza tra l'origine e un punto predefinito sulla curva di deflessione del carico.
- Modulo della corda: la pendenza tra due punti predefiniti sulla curva di deflessione del carico.
- Resistenza alla flessione: la massima sollecitazione di flessione ottenuta durante una prova di flessione.
- Sollecitazione di flessione a rottura: la sollecitazione di flessione alla quale un provino si rompe durante una prova di flessione. Per alcuni materiali, il provino si rompe prima di un punto di snervamento, nel qual caso la resistenza alla flessione è uguale alla sollecitazione di flessione a rottura.
Metodo di prova
ASTM D790 descrive due diverse procedure di prova destinate a diversi tipi di materiale. La procedura A, che è il metodo preferito, impiega una velocità di deformazione di 0,01 mm/mm/min. La procedura B impiega una velocità di deformazione di 0,10 mm/mm/min ed è destinata a materiali che potrebbero non rompersi al 5% di deformazione se testati alla velocità inferiore. ASTM D790 consente di misurare la deformazione dallo spostamento della traversa o dalle letture di un estensimetro, descritti rispettivamente come test di tipo 1 e tipo 2.
La velocità di prova richiesta per ASTM D790 è espressa come funzione della campata di supporto del provino, della profondità del provino e della velocità di deformazione. L'Expression Builder di Bluehill® Universal consente agli utenti di inserire la velocità di prova come funzione anziché come numero statico. Dopo che l'operatore di prova ha inserito le misurazioni del provino, il software modificherà automaticamente la velocità di prova in base all'equazione.
Sistema di test
I test ASTM D790 possono essere eseguiti su una macchina di prova universale da tavolo o da pavimento con una varietà di accessori che possono essere configurati per ottimizzare il test. Poiché ogni laboratorio ha esigenze diverse, sono disponibili diverse configurazioni di sistema.
Una configurazione di base di esempio può essere vista di seguito. Questa configurazione di prova include un sistema di prova serie 3400 con un dispositivo di flessione a 3 punti e nessun estensimetro, il che significa che la deformazione in questo caso deve essere misurata mediante lo spostamento della traversa (test di tipo 1). Ogni volta che la deformazione viene misurata tramite lo spostamento della traversa, si raccomanda la correzione di compliance, anche se non è obbligatoria. I telai di prova della serie 3400 possono essere utilizzati anche in combinazione con l'estensometria per i test di tipo 2.
| Misurazione della deformazione |
|---|
Estensimetro senza contatto AVE2 |
Estensimetro automatico AUTOX750 |
Estensimetro a clip serie 2630 |
Dispositivi di misurazione della deformazione
Il test di tipo 2 richiede l'uso di un dispositivo di misurazione della deformazione, o estensimetro. La prima e più avanzata opzione è un estensimetro video senza contatto, l'AVE2 di Instron. L'AVE2 riporta la deformazione senza mai entrare fisicamente in contatto con il provino o entrare nello spazio di prova. La seconda opzione illustrata di seguito è un estensimetro a contatto automatico, l'AUTOX750, che aumenta la produttività riducendo al minimo il contatto con l'operatore. Infine, un estensimetro a clip serie 2630 è un'opzione popolare per i laboratori che non richiedono un'elevata produttività. Per i test ASTM D790, tutti e tre gli estensimetri devono essere utilizzati in combinazione con un deflettometro 2810-403.
PRODUTTIVITÀ
Per i laboratori che desiderano aumentare la propria produttività, è possibile apportare diverse modifiche alla configurazione del sistema. Poiché i test D790 possono richiedere molto tempo, le macchine di prova serie 6800 multi-stazione sono una scelta popolare per i laboratori con elevate esigenze di produttività. Sono disponibili anche sistemi di test completamente automatizzati, progettati per incorporare la misurazione del provino, il caricamento del provino, il test, la misurazione della deformazione e la rimozione del provino. Questi sistemi possono funzionare per ore senza richiedere alcuna interazione con l'operatore e aiutano a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano.
Esemplari
I provini ASTM D790 sono di forma rettangolare e sono stampati, estrusi o tagliati da piastre o fogli. Le dimensioni dei provini ASTM D790 dipendono dallo spessore del materiale, che lo standard definisce come la profondità del provino. I materiali in fogli con uno spessore superiore a 3,2 mm avranno una larghezza e una campata proporzionali al loro spessore. I materiali in fogli con uno spessore compreso tra 3,2 e 1,6 mm avranno una larghezza di 12,7 mm e una campata definita come spessore del provino X 16. I materiali in fogli con uno spessore inferiore a 1,6 mm saranno 50,8 mm X 12,7 mm con una campata di supporto di 25,4 mm.
Le dimensioni dei provini per i materiali isolanti elettrici hanno una serie diversa di metriche basate sul loro spessore nominale. I materiali stampati sono generalmente profondi 3,2 mm, larghi 12,7 mm e lunghi 127 mm. Utilizzano una campata di supporto pari alla profondità del provino X 16. I compositi rinforzati ad alta resistenza devono avere dimensioni come indicato nello standard per incoraggiare il guasto a verificarsi nelle fibre esterne del provino. Quando si testano compositi e altri materiali anisotropi, è necessario prestare attenzione per garantire che il guasto si verifichi solo a causa delle forze accumulate durante la flessione e i provini devono essere tagliati per garantire che la direzione della fibra più forte sia quella testata.
Misurazione del provino
I provini devono essere misurati con un micrometro conforme alla norma ASTM D5947. Devono essere eseguite tre misurazioni della larghezza e dello spessore del provino, con la segnalazione della loro media. La funzione Automatic Specimen Measuring Device (ASMD) in Bluehill Universal consente agli operatori di collegare fino a due micrometri o dispositivi di misurazione al computer e di inserire la media delle misurazioni direttamente nel software. Ciò elimina le possibilità di errori di input e aumenta l'efficienza.
Dispositivo di flessione
Per ASTM D790 viene utilizzato un dispositivo di flessione a tre punti. Questo dispositivo è costituito da un naso di carico fissato alla traversa mobile e da un membro fisso con due supporti per provini, o incudini, che possono essere regolati per adattarsi alla distanza della campata di supporto dei provini. La superficie delle incudini e del naso di carico deve essere cilindrica e avere un raggio di 5 mm se non diversamente specificato e la lunghezza del membro cilindrico deve essere maggiore della larghezza del provino.
Il dispositivo di flessione di Instron include diverse caratteristiche chiave per migliorare la precisione del test. Le unità di lunghezza graduate sulla trave di supporto consentono un posizionamento accurato delle incudini e un facile centraggio del deflettometro quando si utilizzano dispositivi di deformazione. I dispositivi di flessione Instron sono inoltre dotati di bracci di allineamento che possono essere regolati per adattarsi alla larghezza del provino, poiché un allineamento incoerente del provino può causare importanti variazioni nei risultati e occorre prestare la dovuta attenzione per garantire che i provini siano allineati in modo coerente per ogni test.
Serie 6800 – Opuscolo dei sistemi di test Premier
I sistemi di test universali della serie 6800 di Instron offrono precisione e affidabilità impareggiabili. Grazie alla serie 6800, costruita sulla base di un’architettura di sistema in attesa di brevetto e dotata delle nuovissime funzionalità Smart-Close Air Kit e Collision Mitigation, i test dei materiali non sono mai stati così semplici, intelligenti e sicuri.
Serie 3400 – Soluzioni di test convenienti
Sistemi di prova universale Instron serie 3400 per prove di trazione, compressione, piegatura e altre proprietà dei materiali.
Brochure di Bluehill Universal
Bluehill Universal è il software avanzato di Instron per i test sui materiali, progettato per un’interazione touch intuitiva e flussi di lavoro semplificati. Offre metodi di prova precaricati, QuickTest per una rapida configurazione, esportazione di dati migliorata e Instron Connect per la comunicazione diretta con l’assistenza. Gli utenti di Bluehill 2 e Bluehill 3 possono facilmente eseguire l’aggiornamento all’ultima versione per prestazioni e usabilità migliorate
2810-400 Series Flexure Fixture
The Instron® 2810 Series Flexure Fixture allows a variety of flexural tests to be performed, including determination of flexural modulus, flexural strength, and flexural yield strength.
AVE 2 Non-Contacting Video Extensometer
The second generation Advanced Video Extensometer (AVE 2) utilizes patented measurement technology in the fastest, most accurate non-contacting strain measurement device commercially available.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
Plastics Testing Solutions Brochure
The Plastics Testing Solutions brochure is a 40-page, applications-focused, and standards-based brochure. Important standards such as ISO 527-1, -2, -3, ISO 11443, ISO 75, ASTM D638, Astm D3835, are covered in a detailed testing challenge and solution format. The brochure addresses the most prominent and widely-used standards in the materials testing industry for plastics. Test types such as Impact, Rheology, Thermo-Mechanical, Specimen Preparation, Mechanical Testing, Dynamic/fatigue, and Hardness are described in great detail.
