ASTM D412 엘라스토머의 인장 시험에 대한 최종 가이드
ASTM D412에 따라 엘라스토머에 인장 강도 시험을 수행하는 방법
이 가이드는 ASTM D412 인장 시험의 기본 요소를 소개하고 필요한 재료 시험 장비, 소프트웨어 및 샘플에 대한 개요를 제공합니다. 하지만 ASTM D412 시험을 수행하려는 사용자는 이 가이드를 읽었다고 해서 전체 표준은 읽지 않아도 되는 것으로 간주해서는 안 됩니다.
무엇을 측정하나요?
ASTM D412는 인장 변형 하에서 재료의 탄성뿐만 아니라 재료가 더 이상 응력을 받지 않을 때 시험 후의 거동을 측정합니다. ASTM D412는 시편이 파괴될 때까지 500 ± 50mm/분의 속도로 만능 재료 시험기(인장 시험기라고도 함)에서 수행됩니다. ASTM D412는 각기 다른 여러 가지 인장 특성을 측정하지만 가장 일반적인 항목은 다음과 같습니다.
- 인장 강도 - 시편을 파열까지 신장시키는 데 가해지는 최대 인장 응력입니다.
- 주어진 신장률에서의 인장 응력 – 시험 시편의 균일한 횡단면을 주어진 신장률로 신장시키는 데 필요한 응력입니다.
- 최대 신장률 – 지속적인 인장 응력의 적용에서 파열이 발생하는 신장률입니다.
- 인장 세트 – 시편이 신장되고 지정된 방식으로 수축할 수 있게 된 후 남아 있는 연장부로서, 원래 길이의 백분율로 표시됩니다.
ASTM D412는 에보나이트와 같은 경질, 저신장 엘라스토머의 시험에는 적용되지 않는다는 점에 유의하십시오. 에보나이트 및 경질 플라스틱을 시험해야 하는 경우 ASTM D638을 참조해야 합니다.
인장 시험기
대부분의 ASTM D412 시험은 엘라스토머 및 고무에 대한 ASTM D412 인장 강도 시험을 적절히 수행하도록 구성될 수 있는 다양한 액세서리가 있는 탁상형 만능 재료 시험기에서 수행됩니다.
표준 패키지에는 3400 시리즈 시험기, XL 롱 트래블 연신계 및 한 쌍의 수동 롤러 그립이 포함됩니다. 이 시스템은 중소형 규모의 엘라스토머 제조 회사 또는 D412 시스템을 처음 구매하는 고객에게 적합합니다. 보다 발전되고 효율적인 시스템은 AVE 2 비접촉식 비디오 연신계와 고급 에어 키트가 장착된 2712 시리즈 공압 사이드 액션 그립 쌍을 갖춘 6800 시리즈 시험기입니다. 이 시스템은 타이어 제조업체와 대형 다국적 엘라스토머 제조업체의 세계 표준입니다. 많은 처리량을 요구하는 고객의 경우 Instron의 멀티 스테이션 시험기가 해답이며 최대 5개의 샘플을 동시에 시험할 수 있습니다. 샘플 ASTM D412 시험 설정이 아래에 도시되어 있습니다.
소프트웨어
Bluehill Universal은 구매 시 무료 애플리케이션 모듈과 함께 제공됩니다. 각 애플리케이션 모듈 내부에는 엘라스토머 모듈을 선택하는 사람들을 위한 ASTM D412를 포함하여 다양한 표준에 따른 시험을 지원하는 사전 구성된 시험 방법과 지원 문서가 있습니다.
시편
ASTM D412는 시편 유형에 따라 두 가지 시험 방법을 설명합니다. 이 두 가지 시험 방법은 동일한 결과를 생성하지 않는다는 점에 유의하십시오. 시험 방법 A는 “아령” 또는 “도그본” 형상의 시편을 사용하는 반면, 시험 방법 B는 고리 형상의 시편을 위해 설계되어 있습니다. 시험 방법 A는 시험 방법 B보다 더 일반적으로 사용됩니다. 도그본 시편은 사출 성형된 시트 또는 플라크로부터 다이컷되어야 합니다. 시트가 압출되는 방향은 재료에 미묘한 입자 패턴을 생성하므로 중요합니다. 일관성을 위해 모든 시편은 입자와 평행한 길이로 절단해야 합니다.
시편 측정
ASTM D412 시험을 위해 허용되는 6가지 유형의 도그본 시편과 허용되는 2가지 유형의 컷 링 시편이 있습니다. 가장 일반적으로 시험되는 형상은 다이컷 C 도그본 시편으로, 전체 길이 115mm(게이지 길이 25mm), 폭 6mm, 두께 3mm를 필요로 합니다. 시편의 두께는 3회 측정해야 하며, 중앙값이 허용되는 값입니다.
표준 준수를 보장하기 위해 ASTM D412 시험에 사용되는 모든 시편은 ASTM D3767에 따라 마이크로미터로 측정해야 합니다. Bluehill® Universal의 자동 시편 측정 장치 기능을 이용하면 운용자가 최대 2개의 마이크로미터 또는 측정 장치를 컴퓨터에 연결하여 소프트웨어에 직접 데이터를 입력할 수 있습니다. 따라서 운용자 입력 오류가 발생하지 않고 효율성이 향상됩니다.
시편 정렬
올바르게 시험하려면 시편을 조 페이스에 수직으로 잡고 비스듬히 기울이지 않아야 합니다. 시편 오정렬은 검사 결과에 큰 변동을 초래할 수 있으며, 각 검사에 대해 시편이 모두 일관되게 정렬되도록 적절한 주의를 기울여야 합니다.
오정렬을 해결하는 한 가지 방법은 시편과 동일한 폭에 가까운 조 페이스를 사용하여 정렬 상태를 육안으로 비교적 쉽게 조정하는 것입니다. 오정렬을 방지하는 가장 쉬운 방법은 그립 본체에 직접 장착되는 시편 정렬 장치를 사용하는 것입니다. 이 간단한 막대는 조정 가능한 정지점을 제공하므로 운용자가 시편이 올바르게 정렬되었는지 쉽게 확인할 수 있습니다.
그립
일단 그립이 시험을 실행하기 위한 준비로 엘라스토머 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 재료 시험용 소프트웨어는 여러 시편에 걸쳐 힘을 정규화하고 느슨하거나 압축력을 제거하도록 프로그래밍할 수 있어서 시편 간에 일관된 결과를 보장합니다. 6800 시리즈 만능 재료 시험기에서는 시험 작동 한계를 정의하기 전에 시험의 설정 단계 중에 시편 또는 시스템의 손상을 방지하도록 설계된 시편 보호 기능을 사용할 수 있습니다. 전원을 켜면 시편 보호 기능이 크로스헤드를 자동으로 조정하여 원치 않는 힘을 특정 한계 미만으로 유지합니다.
엘라스토머 샘플이 신장함에 따라, 그 두께가 감소합니다. 이러한 이유로 ASTM D412는 자동으로 조이는 그립을 권장합니다. 조 페이스에 일정하고 균일한 압력을 가하면 시험 중에 얇은 샘플이 그립에서 미끄러지지 않습니다. 톱니 모양 면이 있는 공압 사이드 액션 그립은 엘라스토머 시험에 매우 효과적입니다. 공압 그립을 사용하면 흡입구 공기 압력이 자동으로 조정되어 시험 중에 시편 두께가 크게 변하더라도 파지력이 일정하게 유지됩니다. 또 다른 효과적인 옵션은 자체 조임 롤러 그립을 사용하는 것입니다. 이 그립은 스프링을 사용하여 시험 중에 샘플에 일정한 압력을 가합니다. ASTM D12 시험 방법 B를 사용하는 경우, O-링 치구로 O-링 시편을 시험할 수 있습니다. 이러한 그립은 상단 및 하단 치구에 회전 샤프트를 사용하여 국소 응력 집중을 방지합니다.
연신계
표준에 따라 연신계가 필요하지는 않지만, 가장 정확하고 반복 가능한 결과를 얻으려면 변형률 측정을 권장합니다. 크로스헤드 이동을 기반으로 한 변형률 측정은 게이지 길이 바깥쪽의 시편 신장으로 인해 정확도가 떨어질 수 있습니다. XL 롱 트래블 연신계 는 엘라스토머 재료에 적합하도록 설계되었으며 시편 파손을 통해 사용할 수도 있습니다. 나이프 에지의 조정 가능한 조임력은 시편의 조기 파손을 줄입니다. 이 연신계는 단 1인치의 게이지 길이에서 최대 3,000%까지 변형률을 측정할 수 있습니다.
환경 챔버
ASTM D412에 따라 시험하는 엘라스토머는 종종 향후 비주변 조건에서 사용하도록 예정된 것일 수 있습니다. 주변 조건은 엘라스토머의 인열 강도에 큰 영향을 미치므로 시험 조건이 의도한 최종 사용 애플리케이션의 조건을 모방하도록 신경을 써야 합니다. 시험 속도, 온도, 습도, 시편 치수 및 사전 시험 조건은 모두 시험 결과에 현저한 영향을 미치므로, 시험이 유용한 데이터를 생성하려면 이들에 대한 제어가 필요합니다. 이들 요소가 소재의 최종 사용 용도를 시뮬레이션하도록 하기 위해 ASTM D412는 가열 또는 냉각(LN2 또는 CO2) 기능을 이용할 수 있는 환경 챔버 내에서 자주 수행됩니다.
Instron의 600 시리즈 환경 챔버를 사용하면 운용자가 시험 기간 내내 챔버 내부 온도를 모니터링할 수 있습니다. 또한, Bluehill Universal 내에서 압력 유지 시간 및 온도를 설정하여 시험 시작 전에 모든 시편이 적절히 조절되도록 할 수 있습니다.
처리량
처리량을 늘리고자 하는 실험실의 경우, 시스템 설정을 몇 가지 수정할 수 있습니다. 자동 시편 측정 장치, 공압 그립 및 시편 정렬 장치는 모두 시험 운용자의 수동 입력을 줄여 시험 효율성을 높여줍니다. 그러나, ASTM D412에 대한 시험 시간은 시편의 예상 연신율에 의존하며 최소화될 수 없습니다. 연성이 높은 재료의 경우, 시험 지속 시간은 전체 시험 주기의 대부분을 소모합니다. 이 경우 운용자가 최대 5개의 시험을 동시에 실행할 수 있는 다중 스테이션 시험 프레임이 최상의 처리량을 제공할 수 있습니다.
완전 자동화된 시험기도 이용 가능한데, 이는 시편 측정, 시편 로딩, 시험 및 제거를 통합할 수 있게 설계되어 있습니다. 이러한 시스템은 운용자의 개입 없이 몇 시간 동안 작동할 수 있습니다. 또한 이러한 시스템은 인적 오류로 인한 변동성을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.
6800 시리즈 프리미어 시험기 브로셔
Instron 6800 시리즈 만능 시험기는 최고의 정확도와 신뢰성을 제공합니다. 6800 시리즈는 완전히 새로운 Smart-Close Air Kit 및 Collision Mitigation 기능이 있는 특허 출원 중인 Operator Protect 시스템 아키텍처를 기반으로 하며, 그 어느 때보다 간편하고 스마트하며 안전한 소재 시험을 가능하게 합니다.
Bluehill Universal 브로슈어
Bluehill Universal은 직관적인 터치 상호 작용과 간소화된 워크플로우를 위해 설계된 Instron의 고급 재료 시험 소프트웨어입니다. 이 소프트웨어는 사전 로드된 시험 방법, 빠른 설정을 위한 QuickTest, 향상된 데이터 내보내기, 그리고 직접적인 서비스 통신을 위한 Instron Connect를 제공합니다. Bluehill 2 및 Bluehill 3 사용자들은 향상된 성능과 사용 편의성을 위해 최신 버전으로 쉽게 업그레이드할 수 있습니다.
2603-080 Long Travel Extensometer
The Instron® model XL (long travel) extensometer is a precise device for measuring strain in highly extensible materials such as elastomers, semi-rigid plastics and films.
2713 Self Tightening Roller Grips
The self-tightening grips are primarily designed for the precision testing of elastomeric and other flexible materials exhibiting a large reduction in cross-section area under load. They provide excellent testing accuracy, positive non-slip gripping action and are quick and simple-to-use. The upper grip is counter balanced so that the specimen can be aligned with the load cell to eliminate non-axial forces.
