La Guida Definitiva alla ISO 178
Come Eseguire una Prova di Flessione su Plastica Secondo la ISO 178
Scritto da Daniel Caesar
Grazie al loro basso costo, peso ridotto, resistenza alla corrosione e versatilità generale, le materie plastiche hanno acquisito una presenza significativa in molti settori diversi. È importante determinare le proprietà dei materiali plastici per caratterizzare il loro comportamento previsto nelle applicazioni reali. Una proprietà importante è la relazione tra tensione e deformazione mentre un campione di plastica viene piegato o flesso: in altre parole, le proprietà flessionali del materiale. Per regolamentare un metodo standardizzato a livello internazionale per determinare questa proprietà, l'Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) ha sviluppato la ISO 178.
Questa guida è progettata per introdurti agli elementi di base di una prova di flessione ISO 178 e fornirà una panoramica delle attrezzature di prova, dei provini e dei risultati previsti dalla norma. Tuttavia, chiunque intenda condurre prove conformi alla ISO 178 non deve considerare questa guida un sostituto adeguato alla lettura della norma completa.
Cosa Misura?
La ISO 178 è un metodo di prova per determinare le proprietà flessionali di materie plastiche rigide e semi-rigide eseguendo una prova di flessione a tre punti su un sistema di prova universale. Una prova di flessione a tre punti applica una forza al punto centrale di un provino rettangolare, che è liberamente supportato a entrambe le estremità. La forza applicata è misurata da una cella di carico, e la deflessione risultante è misurata tramite lo spostamento della traversa del sistema (con risultati corretti per la cedevolezza del sistema) o tramite un dispositivo di misurazione diretta della deformazione. Ci sono quattro tipi di prova delineati nella ISO 178, ciascuno dei quali specifica un metodo di misurazione della deflessione (cioè tramite traversa o trasduttore di deformazione diretta) e un requisito di accuratezza di calibrazione associato.
Il tipo di prova ISO 178 che un laboratorio esegue è prescritto dai requisiti dei suoi clienti, che siano interni, come un laboratorio di R&S, o esterni, come un laboratorio di prova di terze parti. È importante assicurarsi che i requisiti specifici per il tuo laboratorio siano identificati e concordati con i tuoi clienti prima di acquistare attrezzature di prova ed eseguire le prove.
La ISO 178 è la Norma Giusta per Te?
La ISO 178 è molto simile alla ASTM D790, sebbene differisca in diversi punti chiave:
- La ISO 178 richiede l'uso di un deflessometro o di una correzione di cedevolezza per determinare il modulo. La ASTM D790 consente di calcolare il modulo solo tramite lo spostamento della traversa.
- Le dimensioni preferite dei provini sono diverse e, poiché la velocità di prova dipende dallo spessore del provino, le velocità di prova tra le norme possono variare. Lo spessore preferito per i provini ISO 178 è di 4 mm mentre lo spessore preferito dei provini ASTM D790 è di 3,2 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.
Esemplari
I provini ISO 178 sono lavorati da lastre in conformità alla ISO 2818 o preparati tramite stampaggio a compressione o a iniezione in conformità alla ISO 293/295 o ISO 294-1/10724-1, rispettivamente. Le dimensioni preferite dei provini sono specificate come:
- Lunghezza: 80 mm (± 2)
- Larghezza: 10 mm (± 0,2)
- Spessore: 4 mm (± 0,2)
Se le dimensioni preferite non sono realizzabili, la ISO 178 offre larghezze alternative in funzione dello spessore del provino. Se il materiale è anisotropo, entrambe le direzioni devono essere testate.
Procedura
Le prove ISO 178 sono solitamente eseguite su sistemi di prova universali da banco a causa del requisito di capacità di forza relativamente basso. La macchina di prova deve essere in grado di mantenere una velocità di prova costante tra 1 e 500 mm/min entro le tolleranze specificate nella norma. Tutti i modelli delle macchine di prova Serie 3400 e Serie 6800 di Instron soddisfano i requisiti di accuratezza della velocità necessari. Il dispositivo di misurazione della forza, o cella di carico, deve soddisfare la Classe 1 della ISO 7500-1 nell'intervallo di forze da riportare. È importante assicurarsi che il tuo laboratorio sia a conoscenza delle forze di prova minime e massime in modo da selezionare una cella di carico con una capacità di forza e un intervallo di verifica appropriati.
Misurazione della Deformazione
| Misurazione della deformazione | |
|---|---|
| Estensimetro senza contatto AVE2 | |
| Estensimetro automatico AUTOX750 | |
| Estensimetro a clip serie 2630 | |
La ISO 178 consente l'uso di diversi sistemi di misurazione della deflessione a seconda dei risultati desiderati e delle loro accuratezze associate. Dal minore al maggiore livello di accuratezza, i tipi di misurazione della deflessione consentiti sono lo spostamento della traversa, lo spostamento della traversa con correzione di cedevolezza e l'uso di un dispositivo di misurazione diretta della deformazione. Prima dell'aggiornamento del 2010 della ISO 178, gli errori nell'accuratezza della misurazione della deflessione non potevano superare l'1% del valore. Tuttavia, dall'aggiornamento del 2010, gli operatori devono utilizzare un deflessometro di Classe 1 secondo la ISO 9513, o utilizzare un software in grado di rimuovere la cedevolezza della macchina dai risultati.
Qualunque sia l'accuratezza di deflessione richiesta dal tuo laboratorio, Instron ha una soluzione per soddisfarla. Tutti i telai di prova Serie 3400 e Serie 6800, dotati del software Bluehill® Universal, sono in grado di misurare la deflessione dalla traversa con o senza correzione di cedevolezza. Instron fornisce anche una gamma di soluzioni per la misurazione diretta della deformazione. Una soluzione comune è un estensimetro a clip montato su un pistone, o deflessometro. Le soluzioni più avanzate e ad alta produttività includono l'AutoX750 e l'Advanced Video Extensometer (AVE3).
Analogamente alla cella di carico del sistema, anche il dispositivo di misurazione della deflessione deve essere verificato nell'intervallo operativo dei risultati riportati. Il modulo flessionale, in particolare, è calcolato a deflessioni eccezionalmente piccole (inferiori a 0,1 mm). È utile identificare gli spostamenti minimi e massimi della prova per poter istruire correttamente il fornitore di verifica.
PRODUTTIVITÀ
Per i laboratori che desiderano aumentare la loro produttività, è possibile apportare diverse modifiche alla configurazione del sistema. I dispositivi automatici di misurazione dei provini e i dispositivi di allineamento dei provini aumentano entrambi l'efficienza della prova riducendo la quantità di input manuale richiesto dall'operatore della prova. Sono inoltre disponibili sistemi di prova completamente automatizzati come l'AT3 e l'AT6 di Instron, progettati per incorporare la misurazione del provino, il caricamento del provino, la prova e la rimozione. Questi sistemi possono funzionare per ore senza richiedere alcuna interazione dell'operatore. Inoltre, questi sistemi aiutano a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano.
Brochure sui sistemi di test Premier serie 6800
I sistemi di prova universali Instron serie 6800 offrono precisione e affidabilità senza pari. Basati su un’architettura brevettata Operator Protect con un nuovissimo kit pneumatico Smart-Close e funzionalità di mitigazione delle collisioni, la serie 6800 rende le prove sui materiali più semplici, intelligenti e sicure che mai.
Brochure sui sistemi di test universali serie 3400
Sistemi di prova universali Instron serie 3400 per prove di trazione, compressione, flessione e altre prove di proprietà dei materiali.
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.