คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการทดสอบการดัดงอพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D790
วิธีการทดสอบการดัดงอพลาสติกตามมาตรฐาน ASTM D790
เขียนโดย Kayla Thackeray
ASTM D790 เป็นวิธีการทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติการดัดงอของพลาสติกที่เสริมแรงและไม่เสริมแรง วัสดุคอมโพสิตที่มีมอดูลัสสูง และวัสดุฉนวนไฟฟ้า คู่มือนี้ออกแบบมาเพื่อแนะนำองค์ประกอบพื้นฐานของการทดสอบการดัดงอตามมาตรฐาน ASTM D790 และจะให้ภาพรวมของอุปกรณ์ทดสอบ ซอฟต์แวร์ และชิ้นทดสอบที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม ผู้ที่วางแผนจะทำการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D790 ไม่ควรถือว่าคู่มือนี้เป็นสิ่งทดแทนมาตรฐานฉบับเต็ม
ASTM D790 เป็นมาตรฐานที่เหมาะสมสำหรับคุณหรือไม่?
ASTM D790 เป็นหนึ่งในการทดสอบหลายรูปแบบที่ออกแบบมาเพื่อวัดคุณสมบัติการดัดงอของพลาสติก ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อวัดคุณสมบัติการดึง และผู้ที่ต้องการวัดคุณสมบัติการดึงของวัสดุพลาสติกควรอ้างอิงASTM D638 โปรดทราบว่ามาตรฐานนี้ไม่ได้มีไว้เพื่อหาความแข็งแรงในการดัดงอสำหรับวัสดุที่ไม่แตกหักหรือคราก ภายในความเครียด 5% วัสดุดังกล่าวอาจเหมาะสมกับการทดสอบแบบ 4 จุดตามมาตรฐานASTM D6272
ความแตกต่างระหว่าง ASTM D790 และ ISO 178
ASTM D790 มีความคล้ายคลึงกับISO 178 มาก แต่มีความแตกต่างในหลายประเด็นสำคัญ:
- ISO 178 กำหนดให้ใช้เครื่องวัดการแอ่นตัวหรือการแก้ไขค่าความยืดหยุ่นเพื่อหาค่ามอดูลัส ใน ASTM D790 นี่เป็นเพียงคำแนะนำ และสามารถคำนวณมอดูลัสได้จากการเคลื่อนที่ของหัวจับเพียงอย่างเดียว
- ขนาดชิ้นทดสอบที่แนะนำแตกต่างกัน และเนื่องจากความเร็วในการทดสอบขึ้นอยู่กับความลึกของชิ้นทดสอบ ความเร็วในการทดสอบระหว่างมาตรฐานอาจแตกต่างกัน ความลึกที่แนะนำของชิ้นทดสอบ ASTM D790 คือ 3.2 มม. ความลึกที่แนะนำสำหรับชิ้นทดสอบ ISO 178 คือ 4 มม.
- ASTM D790 อนุญาตให้ใช้ความเร็วทดสอบเพียงค่าเดียว ในขณะที่ ISO 178 อนุญาตให้ใช้ความเร็วทดสอบที่สอง (เร็วขึ้น) หลังจากวัดค่ามอดูลัสแล้ว
มันวัดอะไร?
ASTM D790 วัดคุณสมบัติการดัดงอของวัสดุในขณะที่อยู่ภายใต้ความเครียดจากการดัดงอหรือการแอ่นตัว การทดสอบนี้ดำเนินการบนระบบทดสอบอเนกประสงค์โดยใช้อุปกรณ์จับยึดแบบสามจุดที่อัตราสัมพันธ์กับความลึกของชิ้นทดสอบ การทดสอบ ASTM D790 ใช้เพื่อหาคุณสมบัติทางกลดังต่อไปนี้:
- มอดูลัสสัมผัส: หรือที่รู้จักกันในชื่อมอดูลัสดัดงอ คือความชันของส่วนเชิงเส้นเริ่มต้นของเส้นโค้งการแอ่นตัวเมื่อรับแรง และเป็นการวัดความแข็งของวัสดุ
- มอดูลัสตัด: ความชันระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าบนเส้นโค้งการแอ่นตัวเมื่อรับแรง
- มอดูลัสคอร์ด: ความชันระหว่างจุดสองจุดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าบนเส้นโค้งการแอ่นตัวเมื่อรับแรง
- ความแข็งแรงดัดงอ: ความเค้นดัดงอสูงสุดที่ได้ระหว่างการทดสอบการดัดงอ
- ความเค้นดัดงอ ณ จุดแตกหัก: ความเค้นดัดงอที่ชิ้นทดสอบแตกหักระหว่างการทดสอบการดัดงอ สำหรับวัสดุบางชนิด ชิ้นทดสอบจะแตกหักก่อนถึงจุดคราก ซึ่งในกรณีนี้ความแข็งแรงดัดงอจะเท่ากับความเค้นดัดงอ ณ จุดแตกหัก
วิธีการทดสอบ
ASTM D790 อธิบายขั้นตอนการทดสอบสองวิธีที่มีไว้สำหรับวัสดุประเภทต่างๆ วิธี A ซึ่งเป็นวิธีที่แนะนำ ใช้อัตราความเครียด 0.01 มม./มม./นาที วิธี B ใช้อัตราความเครียด 0.10 มม./มม./นาที และมีไว้สำหรับวัสดุที่อาจไม่แตกหักที่ความเครียด 5% หากทดสอบที่อัตราต่ำกว่า ASTM D790 อนุญาตให้วัดความเครียดได้จากการเคลื่อนที่ของหัวจับหรือค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดการยืดตัว ซึ่งเรียกว่าการทดสอบประเภท 1 และประเภท 2 ตามลำดับ
ความเร็วทดสอบที่ต้องการสำหรับ ASTM D790 แสดงในรูปของฟังก์ชันของระยะห่างระหว่างจุดรองรับ ความลึกของชิ้นทดสอบ และอัตราความเครียด Bluehill® Universal มีตัวสร้างนิพจน์ที่อนุญาตให้ผู้ใช้ป้อนความเร็วทดสอบเป็นฟังก์ชันแทนที่จะเป็นตัวเลขคงที่ หลังจากผู้ทดสอบป้อนขนาดชิ้นทดสอบ ซอฟต์แวร์จะปรับความเร็วทดสอบโดยอัตโนมัติตามสมการ
ระบบทดสอบ
การทดสอบ ASTM D790 สามารถทำได้ทั้งบนเครื่องทดสอบอเนกประสงค์แบบตั้งโต๊ะหรือแบบตั้งพื้นพร้อมอุปกรณ์เสริมที่สามารถกำหนดค่าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทดสอบของคุณ เนื่องจากแต่ละห้องปฏิบัติการมีความต้องการที่แตกต่างกัน จึงมีการกำหนดค่าระบบที่แตกต่างกันหลายรูปแบบ
ตัวอย่างการกำหนดค่าพื้นฐานสามารถเห็นได้ด้านล่าง การติดตั้งการทดสอบนี้รวมถึงระบบทดสอบซีรีส์ 3400พร้อมอุปกรณ์จับยึดแบบ 3 จุดและไม่มีเครื่องวัดการยืดตัว ซึ่งหมายความว่าในกรณีนี้ต้องวัดความเครียดโดยการเคลื่อนที่ของหัวจับ (การทดสอบประเภท 1) เมื่อใดก็ตามที่วัดความเครียดผ่านการเคลื่อนที่ของหัวจับ แนะนำให้ใช้การแก้ไขค่าความยืดหยุ่น แม้ว่าจะไม่จำเป็นก็ตาม เฟรมทดสอบซีรีส์ 3400 สามารถใช้ร่วมกับเครื่องวัดการยืดตัวสำหรับการทดสอบประเภท 2 ได้ด้วย
| การวัดความเครียด |
|---|
เครื่องวัดการยืดตัวแบบไม่สัมผัส AVE2 |
เครื่องวัดการยืดตัวอัตโนมัติ AUTOX750 |
เครื่องวัดการยืดตัวแบบหนีบซีรีส์ 2630 |
อุปกรณ์วัดความเครียด
การทดสอบประเภท 2 ต้องใช้อุปกรณ์วัดความเครียด หรือเครื่องวัดการยืดตัว ตัวเลือกแรกและก้าวหน้าที่สุดคือเครื่องวัดการยืดตัวแบบวิดีโอไม่สัมผัส AVE2ของ Instron AVE2 รายงานความเครียดโดยไม่ต้องสัมผัสชิ้นทดสอบหรือเข้าไปในพื้นที่ทดสอบ ตัวเลือกที่สองที่แสดงด้านล่างคือเครื่องวัดการยืดตัวแบบสัมผัสอัตโนมัติ AUTOX750 ซึ่งเพิ่มปริมาณงานโดยลดการสัมผัสของผู้ปฏิบัติงาน สุดท้าย เครื่องวัดการยืดตัวแบบหนีบซีรีส์ 2630เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับห้องปฏิบัติการที่ไม่ต้องการปริมาณงานสูง สำหรับการทดสอบ ASTM D790 เครื่องวัดการยืดตัวทั้งสามแบบจำเป็นต้องใช้ร่วมกับเครื่องวัดการแอ่นตัว2810-403
ปริมาณงาน
สำหรับห้องปฏิบัติการที่ต้องการเพิ่มปริมาณงาน สามารถปรับเปลี่ยนการติดตั้งระบบได้หลายรูปแบบ เนื่องจากการทดสอบ D790 อาจใช้เวลานาน เครื่องทดสอบซีรีส์ 6800 แบบหลายสถานีจึงเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับห้องปฏิบัติการที่มีความต้องการปริมาณงานสูง นอกจากนี้ยังมีระบบทดสอบอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่ออกแบบมาเพื่อรวมการวัดชิ้นทดสอบ การโหลดชิ้นทดสอบ การทดสอบ การวัดความเครียด และการนำชิ้นทดสอบออก ระบบเหล่านี้สามารถทำงานได้หลายชั่วโมงโดยไม่ต้องการการโต้ตอบจากผู้ปฏิบัติงานและช่วยลดความแปรปรวนเนื่องจากข้อผิดพลาดของมนุษย์
ตัวอย่าง
ชิ้นทดสอบ ASTM D790 มีรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้าและถูกขึ้นรูป รีด หรือตัดจากแผ่นหรือแผ่นบาง ขนาดของชิ้นทดสอบ ASTM D790 ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ ซึ่งมาตรฐานกำหนดว่าเป็นความลึกของชิ้นทดสอบ วัสดุแผ่นที่มีความหนามากกว่า 3.2 มม. จะมีความกว้างและช่วงสัดส่วนกับความหนา วัสดุแผ่นที่มีความหนาระหว่าง 3.2 และ 1.6 มม. จะมีความกว้าง 12.7 มม. และช่วงที่กำหนดเป็นความหนาของชิ้นทดสอบ X 16 วัสดุแผ่นที่มีความหนาน้อยกว่า 1.6 มม. จะมีขนาด 50.8 มม. X 12.7 มม. โดยมีช่วงรองรับ 25.4 มม.
ขนาดชิ้นทดสอบสำหรับวัสดุฉนวนไฟฟ้ามีชุดการวัดที่แตกต่างกันตามความหนาที่กำหนด วัสดุที่ขึ้นรูปโดยทั่วไปมีความลึก 3.2 มม. กว้าง 12.7 มม. และยาว 127 มม. ใช้ช่วงรองรับเท่ากับความลึกของชิ้นทดสอบ X 16 วัสดุคอมโพสิตเสริมแรงที่มีความแข็งแรงสูงควรมีขนาดตามที่ระบุในมาตรฐานเพื่อส่งเสริมให้การแตกหักเกิดขึ้นในเส้นใยด้านนอกของชิ้นทดสอบ เมื่อทดสอบวัสดุคอมโพสิตและวัสดุแอนไอโซทรอปิกอื่นๆ ควรระมัดระวังให้แน่ใจว่าการแตกหักเกิดขึ้นเฉพาะจากแรงที่สะสมระหว่างการดัดงอ และควรตัดชิ้นทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าทิศทางเส้นใยที่แข็งแรงที่สุดเป็นทิศทางที่กำลังทดสอบ
การวัดชิ้นงาน
ชิ้นงานทดสอบต้องวัดด้วยไมโครมิเตอร์ที่เป็นไปตาม ASTM D5947 ต้องทำการวัดความกว้างและความหนาของชิ้นงานทดสอบสามครั้ง และรายงานค่าเฉลี่ย คุณสมบัติอุปกรณ์วัดชิ้นงานทดสอบอัตโนมัติ (ASMD) ใน Bluehill Universal ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเชื่อมต่อไมโครมิเตอร์หรืออุปกรณ์วัดได้สูงสุดสองตัวเข้ากับคอมพิวเตอร์ และป้อนค่าเฉลี่ยของการวัดโดยตรงเข้าสู่ซอฟต์แวร์ ซึ่งช่วยขจัดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดในการป้อนข้อมูลและเพิ่มประสิทธิภาพ
อุปกรณ์จับยึดสำหรับการดัด
อุปกรณ์จับยึดแบบสามจุดใช้สำหรับ ASTM D790 อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยหัวกดที่ติดกับคานเคลื่อนที่และส่วนคงที่พร้อมฐานรองชิ้นงานสองจุด หรือที่รองรับ ซึ่งสามารถปรับระยะห่างให้พอดีกับระยะรองรับของชิ้นงานทดสอบ พื้นผิวของที่รองรับและหัวกดควรเป็นทรงกระบอกและมีรัศมี 5 มม. เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น และความยาวของส่วนทรงกระบอกควรยาวกว่าความกว้างของชิ้นงานทดสอบ
อุปกรณ์จับยึดสำหรับการดัดของ Instron มีคุณสมบัติสำคัญหลายประการเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการทดสอบ หน่วยความยาวที่ทำเครื่องหมายไว้บนคานรองรับช่วยให้สามารถจัดตำแหน่งที่รองรับได้อย่างแม่นยำและจัดศูนย์ เครื่องวัดการแอ่นตัว ได้ง่ายเมื่อใช้อุปกรณ์วัดความเครียด อุปกรณ์จับยึดสำหรับการดัดของ Instron ยังมาพร้อมแขนจัดแนวที่สามารถปรับให้พอดีกับความกว้างของชิ้นงานทดสอบ เนื่องจากการจัดแนวชิ้นงานที่ไม่สม่ำเสมอสามารถทำให้เกิดความแปรปรวนของผลลัพธ์อย่างมาก และต้องระมัดระวังให้แน่ใจว่าชิ้นงานถูกจัดแนวอย่างสม่ำเสมอสำหรับการทดสอบแต่ละครั้ง
3400 Series – โซลูชันการทดสอบราคาประหยัด
ระบบทดสอบอเนกประสงค์ Instron 3400 ซีรีส์สำหรับการทดสอบแรงดึง แรงอัด การดัดงอ และคุณสมบัติอื่น ๆ ของวัสดุ
Bluehill Universal Brochure
Bluehill Universal is Instron’s advanced materials testing software, designed for intuitive touch interaction and streamlined workflows. It offers pre-loaded test methods, QuickTest for rapid setup, enhanced data exporting, and Instron Connect for direct service communication. Users of Bluehill 2 and Bluehill 3 can easily upgrade to the latest version for improved performance and usability
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.
