Механические методы испытания полимеров и пластмасс

Основные механические методы испытания пластмасс и межгосударственные стандарты по ГОСТ (ISO)

Основой изучения свойств отдельных марок полиамида и изделий из пластмасс являются сведения о том, как материал реагирует на механическую нагрузку. Зная величину деформации, создаваемой напряжением, можно предсказать реакцию проектируемого изделия на заданные условия. Зависимость напряжений и деформаций при растяжении являются механическими свойствами для сравнения материалов, а также важны при конструировании изделий из пластмасс.

Испытание на растяжение. Образец в форме двойной лопатки растягивают с постоянной скоростью и регистрируют приложенную нагрузку и удлинение. После этого вычисляют напряжения и деформации.

Испытание на изгиб. Прочность на изгиб показывает, насколько хорошо материал сопротивляется изгибу, или какова жёсткость материала. При испытаниях на изгиб все силы действуют в одном направлении.

Испытания на прочность при ударе. Для исследования свойств определённых образцов при заданных ударных напряжениях и для оценки хрупкости или ударной вязкости образцов применяются методы Изода и Шарпи.

Испытание на сжатие. Для этого используют образцы с отношением высоты образца к минимальному линейному размеру поперечного сечения, равным 2,9 — для материалов с модулем упругости более 10 000 кгс/см и 1,5 — для остальных материалов.

Испытание на усталость. Для этого используют машины и приборы.

Метод испытания пластмасс на сжатие

ГОСТ 4651-2014 (ISO 604:2002) — межгосударственный стандарт, который устанавливает метод испытания пластмасс на сжатие. Стандарт введён в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2015 года. 

Цель использования: исследование поведения испытуемых образцов при сжатии, определение прочности при сжатии, модуля упругости при сжатии и других характеристик.  

Метод применим к следующим материалам:

• жёстким и полужёстким термопластичным материалам для формования 
• экструзии наполненные и армированные композиции
• жёстким и полужёстким термореактивным формовочным материалам
• армированные композиции термотропным жидкокристаллическим полимерам

Сущность метода: образец для испытания подвергают сжатию вдоль его главной оси с постоянной скоростью до разрушения или до тех пор, пока нагрузка или уменьшение длины не достигнет заданного значения. Нагрузку, которую прикладывают к образцу, измеряют в течение всего процесса испытания.

Метод испытания пластмасс при растяжении

ГОСТ 11262-2017 (ISO 527-2:2012) — межгосударственный стандарт, который устанавливает метод и условия определения свойств пластмасс при растяжении. 

Зависимости напряжения-деформации при растяжении определяют следующим образом. Испытуемый образец растягивают с постоянной скоростью и регистрируют приложенную нагрузку и фактическое удлинение образца, потом вычисляют напряжения и деформации.

Стандарт распространяется на следующие материалы:

• жёсткие и полужёсткие термопластичные материалы для литья
• экструзии и прессования, включая композиции, наполненные и армированные рублеными волокнами, матами или гранулами
• жёсткие и полужёсткие термореактивные формовочные материалы
• наполненные и армированные композиции, кроме композиций, армированных текстильными волокнами
• термотропные жидкокристаллические полимеры

Стандарт не распространяется на жёсткие и эластичные ячеистые пластмассы, а также многослойные структуры материала. 

С 1 октября 2018 года стандарт введён в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 февраля 2018 года №45-ст. 25

Сущность метода: образец для испытания растягивают вдоль его главной продольной оси с постоянной скоростью, в процессе растяжения измеряют нагрузку, выдерживаемую образцом, и удлинение образца и определяют заданные показатели.

Метод испытания пластмасс при статическом изгибе

ГОСТ 4648-2014 устанавливает метод определения свойств жёстких и полужёстких пластмасс при статическом изгибе.

Метод используют для изучения поведения образцов пластмасс при изгибе и для определения прочности при изгибе, модуля упругости при изгибе и других показателей, отражающих зависимость изгибающего напряжения от относительной деформации при изгибе, полученную при определённых условиях. Сущность метода заключается в том, что образец для испытания, свободно лежащий на опорах, кратковременно нагружают в середине между опорами (испытание при трёхточечном изгибе). 

Прочность на изгиб является мерой, показывающей, насколько хорошо материал сопротивляется изгибу (жесткость материала). В отличие от нагрузки при растяжении, при испытаниях на изгиб все силы действуют в одном направлении. Обыкновенный, свободно опертый стержень нагружается в середине пролета: тем самым создается трехточечное нагружение. На стандартной машине для испытаний нагружающий наконечник давит на образец с постоянной скоростью 2 мм/мин.

Стандарт устанавливает два метода испытания — А и Б:

Метод А предусматривает использование одной скорости деформации в течение всего испытания — 1%/мин. 

Метод Б предусматривает следующие скорости деформации: 1%/мин — для определения модуля упругости при изгибе и 5 или 50%/мин в зависимости от свойств пластмассы — для определения характеристик в оставшейся части кривой «изгибающее напряжение/относительная деформация». 

Результаты испытаний используют для контроля качества пластмасс и не применяют для конструкторских расчётов. 

Протокол испытания

Протокол испытания должен содержать следующую информацию: