1拉伸性能
定義:
在規(guī)定的試驗溫度,、濕度及拉伸速度下,,通過對塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷,,使試樣產生形變直至材料破壞,。記錄下試樣破壞時的最終(大)負荷和對應的標線間距離的變化等情況,,可繪制出應力-應變曲線,。
影響因素:
(1)試樣的制備與處理
拉伸試驗要求做成啞鈴形試樣;
制樣方式有兩種:一是用原材料制樣;二是從制品上直接取樣,。
用原材料制成試樣有幾種方法,包括模壓成型,、注塑成型,、壓延成型或吹膜成型等;
不同方法制樣的試驗結果不具備可比性;
同一種制樣方法,要求工藝參數和工藝過程也要相同;
試樣制備好后,,要按GB/T 2918-2018標準,,在恒溫恒濕條件下放置處理。
(2)材料試驗機
影響因素主要有:測力傳感器精度,、速度控制精度,、夾具、同軸度和數據采集頻率等,。
測力傳感器一般要求傳感器的精度在0.5%以內,。
拉伸速度要求平穩(wěn)均勻,速度偏高或偏低都會影響拉伸結果,。
試驗機的同軸度不好,,拉伸位移將偏大,拉伸強度有時將受到影響,,結果偏小,。
(3)試驗環(huán)境
影響塑料拉伸試驗結果的因素主要是溫度和濕度,。GB/T 2918-2018,標準實驗室環(huán)境溫度為(23±2)℃,,相對濕度為45%~55%,。
(4)操作過程
一般情況下,拉伸速度快,,屈服應力和拉伸強度增大,,而斷裂伸長率將減小。
高速拉伸時,,分子鏈段的運動跟不上外力作用的速度,,塑料呈現脆性行為,表現為拉伸強度增大,,斷裂伸長率減小,。
(5)數據處理
現在的材料試驗機多數由計算機控制,數據處理已程序化,,但是有些數據還是依靠人為測試和計算的,,如試樣尺寸、位移變化,、伸長率計算及脫機試驗等,。
2彎曲性能
測定塑料彎曲性能采用的一種方法是三點負載體系,其他方法是四點負載體系,。
影響因素:
(1)跨厚比
選擇跨厚比時必須綜合考慮剪力,、支座水平推力以及壓頭壓痕等綜合影響因素。
(2)應變速率
在相同的試驗厚度下,,跨度越大則應變速率越大;試驗速度越大則應變速率越大,。
(3)加載壓頭圓弧和支座圓弧半徑
加載壓頭圓弧半徑過小,造成壓頭與試樣質檢不是線接觸,,而是面接觸;若壓頭半徑過大,,對于大跨度就會增加剪力的影響,容易產生剪切斷裂,。
(4)溫度
彎曲強度都隨著溫度升高而下降,,但下降程度各有不同。
(5)操作影響
試樣尺寸的測量,、試樣跨度的調整,、壓頭與試樣的線接觸和垂直狀況以及撓度值零點的調整。
3壓縮性能
壓縮性能是描述材料在較低的壓縮負載和勻速加載速率下的行為
壓縮性能包括彈性模量,、屈服應力,、屈服點以的形變,、壓縮強度,、壓縮應變和細長比
在實際應用中,,壓縮負載并不總是瞬間加上的,因此,,不考慮塑料的剛度和強度對時間依賴性的標準試驗結果,,就不能作為設計零件的基礎。
試驗是把試樣置于試驗機的兩壓板之間,,并在沿試樣兩個端部表面的主軸方向,,以恒定速率施加一個可以測量的大小相等而方向相反的力,使試樣沿軸方向縮短,,而徑向方向增大,,產生壓縮形變,直至試樣破裂,,屈服或試樣變形達到一預先規(guī)定的數為止,。
影響因素:
(1)試樣材料:
例如材料內應力分布、材料結構,、試樣的成型加工方式等;
(2)試驗條件:
例如試樣形狀,、試樣尺寸、試驗機的上下壓板的表面粗糙度或摩擦力以及試驗速度等,。
4沖擊性能
沖擊試驗是用來評價材料在高速載荷狀態(tài)下的韌性或對斷裂的抵抗能力的試驗,。
塑料材料的沖擊強度在工程應用上是一項重要的性能指標,它反映不同材料抵抗高速沖擊而致破壞的能力,。
沖擊試驗可分為擺錘式(包括簡支梁和懸臂梁式),、落球(落錘)式和高速拉伸沖擊試驗等。
不同材料,、不同用途制品可選擇不同的試驗方法,。
擺錘式沖擊試驗包括簡支梁型和懸臂梁型。
這兩種方法都是將試樣放在沖擊機上規(guī)定位置,,然后使擺錘自由落下,,使試樣受到沖擊彎曲力而斷裂,試樣斷裂時單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即沖擊強度,。
簡支梁沖擊試驗是擺錘打擊簡支梁試驗的中心;懸臂梁則是用擺錘打擊有缺口的懸臂梁的自由端,。
影響因素:
(1)試樣制備
每種制樣過程都要符合相關標準,不同制樣方法不具有可比性,。
(2)樣尺寸
規(guī)格要一致,。不同加工方式加工的試樣,其測值不具可比性,。
(3)試驗環(huán)境
沖擊強度值均隨溫度的降低而降低,。濕度對某些塑料沖擊強度有影響。
(4)操作過程
如沖擊速度,沖擊擺錘刀口與試樣打擊面吻合,。簡支梁沖擊試驗中,,如果試樣與支架沒有貼緊,則容易產生多次沖擊使測試結果不準確,。
(5)數據處理
數據處理與試驗結果的精確度有著密切關系,。
5硬度試驗
測定硬度的方法主要有三種類型:
(1)測定材料耐頂針壓入能力的試驗,如邵氏硬度(肖氏硬度),、球壓痕硬度試驗等,;
(2)測定材料對尖頭或其他材料的耐劃痕硬度試驗,如莫氏硬度(Mobs)等,;
(3)測定材料回彈性的硬度試驗,,如洛氏硬度,邵氏反彈硬度試驗等,。
邵氏A型適用于軟質塑料及橡膠;邵氏C型和邵氏D型適用于較硬或硬質塑料和硫化橡膠,。
球壓痕硬度實驗適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。
洛氏硬度實驗主要用于剛硬的工程塑料的硬度評價,。
邵氏硬度:
將規(guī)定形狀的壓針,,在標準的彈簧壓力下和規(guī)定的時間內,把壓針壓入試樣的深度轉換為硬度值,,表示該試樣材料的邵氏硬度等級,。
影響因素:
(1)試樣厚度:試樣過薄,將使測定的硬度值偏大,。
(2)壓針:壓針端部形狀越平坦,,測得的硬度值越大。
(3)溫度:測試溫度高,,測得的硬度值低,。
(4)讀數時間:隨讀數時間的增加而下降。
(5)測點間距離
洛氏硬度:
屬于靜載壓痕法硬度試驗,,可用于軟的彈性體材料到較剛硬塑料的硬度值評價,。
影響因素:
(1)試驗儀器的影響
(2)測試溫度的影響
(3)試樣厚度的影響
(4)主試驗力保持時間的影響
(5)讀數時間的影響
6其它力學性能測試
(1)剪切試驗
剪切強度定義為在剪切應力作用下,使試樣移動部分與靜止部分呈脫離狀態(tài)所需的大負荷,。
影響因素:a:剪切速度:同一種材料隨著剪切試驗速度的增加,,其剪切強度也增大。b:試樣厚度:材料在制造過程中,,不可避免地會產生一些氣孔雜質或低分子物質等缺陷,,試樣越厚,存在缺陷的概率也越高,,因此一般試樣越厚其剪切強度值也越低,。c:環(huán)境溫度:隨著溫度的升高,剪切強度明顯下降,且熱塑性材料較熱固性材料的影響更為明顯,。
(2)蠕變及應力松弛試驗
蠕變試驗:試驗樣品使用相關材料標準或GB/T 1040.2-2006中規(guī)定的測定拉伸性能的試樣,。
應力松弛試驗:在恒定形變下,物體的應力隨時間而逐漸衰減的現象稱為應力松弛;應力松弛是一種理論上類似于蠕變特點的松弛行為,,塑料應力松弛程度依賴于應變,、時間和溫度條件,。
影響因素:
a溫度的影響:溫度越高,,蠕變值和應力松弛值也越大。
b壓力的影響:增大壓力,,降低分子鏈段的活動性,,即降低了柔量。
c聚合物分子量的影響:分子量較小,,熔融粘度與分子量成正比,。
d交聯狀態(tài)的影響:交聯度提高,蠕變速率明顯下降,。
e共聚合增塑作用的影響:共聚合增塑使蠕變和應力松弛曲線在溫度軸方向產生平移,。
f結晶化的影響:結晶能大大減少蠕變或應力松弛
g聚合物分子結構的影響:分子鏈愈柔曲,蠕變和應力松弛就愈明顯;相反,,剛性分子鏈及鏈間作用力大的材料,,蠕變及應力松弛就小。
(3)疲勞試驗
疲勞是在較靜態(tài)極限載荷小的載荷作用下,,經過一定的時間周期后,,首先在材料中產生很小的疲勞裂紋,然后在裂紋或材料的缺陷處(如雜質,、填料,、氣泡、裂隙,、表面擦 傷,、刻痕等)處產生應力集中,使此處的應力比其他地方高數倍,,數十倍或數百倍,,就使裂紋迅速擴展,而導致材料的力學性能減弱或破壞,。
疲勞是材料在周期性的交變載荷作用下發(fā)生的破壞,。
銀紋化和剪切流變是聚合物疲勞過程中普通的分子鏈變形方式。
(4)摩擦及磨耗性能
摩擦性能:指在摩擦過程中,,材料的表面不斷損失的性能,。
影響因素:
a溫度對摩擦系數有一定的影響,但都不太大。
b塑料摩擦系數隨負荷增大而緩慢下降,。
c在中,、低速度范圍內,塑料的摩擦系數隨速度的增加而增大,,但在高速下,,隨速度的增加而降低。
d配對材料 同一種塑料,,因對磨材料的不同,,其摩擦系數有很大差別。
e表面的粗糙度 接觸表面愈粗糙,,摩擦系數愈大,。但聚四氟乙烯-鋼的摩擦系數,當鋼的光潔度很高時,,卻反而增大,,只有當鋼的光潔度在適當范圍內才降到最小,這可能和聚四氟乙烯在鋼表面的粘附有關,。
f其他因素:如塑料的加工方法,,試樣的厚度等。
磨耗性能:在摩擦力作用下的整個過程中,,發(fā)生一系列的機械,、物理、化學的相互作用,,以致材料表面發(fā)生尺寸變化使物質損耗,。
影響因素:
a砂輪 砂輪是試驗時的磨料,其切割力的大小,,直接影響試驗結果,,在使用過程中,隨著時間的延長,,在其表面會附著一層發(fā)粘的膠沫,,甚至染上油污,這些對試驗結果都有影響,。
b角度 角度增大,,其滑動率也隨之增大,磨耗量呈直線激烈增加,。
c負荷 磨耗量隨負荷的增加而逐漸增大,。
d試樣 試樣長度越短磨耗量越大,試樣越長磨耗量越小;試樣厚度增加,,磨耗量逐漸增大;試樣夾板的大小,,試樣打滑的情況對磨耗量都有影響;轉速的影響不太明顯,。
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