ASTM D638: 플라스틱의 인장 시험에 대한 최종 가이드

시편 정렬

올바르게 시험하려면 시편을 조 페이스에 수직으로 잡고 비스듬히 기울이지 않아야 합니다. 시편 오정렬은 결과에 큰 변동을 줄 수 있으며, 각 시험에 대해 시편이 모두 일관되게 정렬되도록 적절한 주의를 기울여야 합니다. 오정렬을 해결하는 한 가지 방법은 사용하는 시편과 동일한 폭에 가까운 조 페이스를 사용하여 정렬 상태를 육안으로 비교적 쉽게 조정하는 것입니다. 하지만 오정렬을 방지하는 가장 쉬운 방법은 그립 본체에 직접 장착되는 시편 정렬 장치를 사용하는 것입니다. 이 간단한 막대는 조정 가능한 정지점을 제공하므로 운용자가 검체가 올바르게 정렬되었는지 쉽게 구분할 수 있습니다.

그립이 시험을 실행하기 위한 준비로 플라스틱 시편 상에 조여지면, 원치 않는 압축력이 빈번하게 적용됩니다. 이러한 힘은, 비록 극미하지만, 적절하게 처리되지 않을 경우 시험 결과를 방해할 수 있습니다. 시편을 삽입한 후 균형을 맞추지 않는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 결과에서 오프셋이 발생하기 때문입니다. Bluehill Universal 소프트웨어는 여러 시편에 걸쳐 힘을 정규화하고 느슨하거나 압축력을 제거하도록 프로그래밍할 수 있어서 시편 간에 일관된 결과를 보장합니다. 6800 시리즈 만능 시험기에서는 시험 작동 한계를 정의하기 전에 시험의 설정 단계 중에 시편 또는 시스템의 손상을 방지하도록 설계된 시편 보호 기능을 사용할 것을 권장합니다. 전원을 켜면 시편 보호 기능이 크로스헤드를 자동으로 조정하여 원치 않는 힘을 특정 한계 미만으로 유지합니다.

시편 보호에 대해 자세히 알아보려면 이 비디오를 시청하십시오.

인장 시험을 위한 연신계

인장력에 반응하여 시편이 얼마나 늘어나거나 변형되는지에 대한 탄성 계수는 ASTM D638 플라스틱 인장 시험에서 수집된 가장 중요한 유형의 데이터 중 하나입니다. 사용자는 이 데이터를 수집하기 위해 적절한 변형률 측정 장치, 즉 연신계가 필요합니다. 탄성계수 측정을 위한 연신계는 ASTM E83 클래스 B-2를 준수해야 합니다.

실험실의 요구에 따라 여러 연신계 옵션을 사용할 수 있습니다. 가장 간단한 유형은 고정 게이지 길이 2630 시리즈 클립온 연신계입니다. 운용자는 이를 각 시험 시작 시 시편에 직접 클립으로 고정하고 시편이 항복하거나 시편이 깨지기 전에 제거해야 합니다. 포아송 비율에 대한 시험인 경우, 횡방향 연신계를 추가하여 시편의 탄성 영역 전체에 걸친 폭의 변화를 측정해야 합니다. 독립형 횡방향 연신계는 기존의 클립-온 또는 자동 연신계를 보완하는 데 사용할 수 있거나, 이축 장치는 축방향 및 횡방향 변형률 모두를 동시에 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

AutoX750은 운용자의 간섭 없이 시편에 자동으로 부착되는 연신계입니다. 이는 처리량이 많은 실험실에서 유용합니다. 운용자가 시간 소모적인 수동 조작 없이 많은 시편에 보다 일관된 배치를 할 수 있기 때문입니다. 일관된 배치로 더 반복 가능한 탄성계수 값을 얻을 수 있습니다. ASTM D790과 같은 다른 표준으로 시험하는 경우, 자동 연신계는 단일 장치로 다른 게이지 길이를 사용하는 유연성 또한 제공합니다. 종종, 시험되는 플라스틱은 궁극적으로 비주변 조건 하에서 사용됩니다. 이러한 최종 사용 애플리케이션을 시뮬레이션하기 위해 ASTM D638은 가열 또는 냉각(LN2 또는 CO2) 조건이 적용될 수 있는 온도 챔버 내에서 수행됩니다. 이러한 경우 비접촉식 고급 비디오 연신계(AVE2)를 권장합니다. AVE 2를 사용하면 시험 운용자가 챔버를 열거나 닫지 않고, 그리고 시험 중에 온도 변화 없이 탄성계수 데이터를 수집할 수 있습니다.

계산 및 결과

시험 결과를 제시할 때는, 표준 준수를 보장하고 다른 실험실 간의 데이터 비교를 용이하게 하기 위해 용어가 올바르게 정의되었는지 확인하는 것이 중요합니다. 데이터 보고에서 가장 흔한 실수는 잘못된 소스(크로스헤드 대신 연신계)를 사용하여 변형값을 보고함으로써 엄청나게 다른 결과로 이어질 수 있게 만드는 것입니다.

플라스틱 시험 표준은 공칭 변형이라 부르는 용어를 지칭하며, 사용되는 시험 방법에 따라 다르게 정의됩니다. ASTM D638의 경우, 공칭 변형은 연신계가 아닌 크로스헤드 변위로부터 측정된 변형으로 정의됩니다. 이는 플라스틱이 균일하게 분해되지 않고, 변형이 종종 샘플의 불균형적으로 작은 부분에 집중되는 현상이 나타나는데, 이것을 “병목 현상(necking)”이라고 합니다. 병목 현상이 있거나 항복점을 갖는 재료의 경우, 병목 현상이 연신계의 게이지 길이 외부에서 발생할 수 있기 때문에 파단 연신율은 연신계를 통해 보고될 수 없습니다. 따라서 공칭 변형을 사용하여 항복 후 어느 시점에서든 연신율을 보고해야 합니다. 파단 시 변형에 연신계를 사용하는 것은 변형이 시편 전체에 걸쳐 균일하고 병목 현상이나 항복을 나타내지 않는 경우에만 허용이 가능합니다.

탄성계수

상이한 거동을 나타내는 플라스틱은 시험의 탄성 부분을 적절하게 포착하기 위해 상이한 탄성계수 계산의 사용이 필요할 수 있습니다. 대부분의 최신 시험 소프트웨어를 사용하면 탄성계수 계산을 사용자 정의할 수 있습니다. 탄성계수 계산 방법을 이해하는 것은 결과의 일관성을 보장하는 데 매우 중요합니다.

실제 선형 부분을 나타내지 않는 재료의 경우, 일반적으로 시컨트 탄성계수가 권장되며, 곡선에서 0과 사용자 정의 지점 사이에 탄성계수가 생성됩니다. 세그먼트 탄성계수 계산은 지정된 시작점과 끝점 사이에 최적의 선을 형성하고 최소 제곱 피트를 수행합니다. 가장 일반적으로, 영의 탄성계수 계산이 사용되어, 다수의 영역에 걸친 기울기를 결정하고 최소 제곱 피트를 통해 가장 가파른 기울기를 보고합니다. Bluehill Universal을 사용하면 여러 영역을 정의하거나 자동 영의 탄성계수 계산을 사용할 수 있습니다.