Визначення механічних властивостей пластичних мас і композиційних матеріалів

Властивості цих матеріалів і металів істотно розрізняються. Пластмаси та композити мають відмінний від металів характер руйнування, для армованих матеріалів характерна велика анізотропія властивостей - властивості істотно змінюються в залежності від того, під яким кутом до упрочняющей фазі (волокна, полотна) прикладається навантаження. Тому методи визначення одних і тих же механічних властивостей (межа міцності, твердість, ударна в'язкість) цих матеріалів і металів відрізняються (види зразків, навантаження і т.п.); крім того, деякі властивості визначають у напрямках, по-різному орієнтованих щодо армирующего компонента.

Крім стандартних механічних характеристик - твердості, межі міцності на розрив, ударної в'язкості, для пластмас і композитів проводиться визначення специфічних властивостей (наприклад, міцність кільцевих зразків для композитів, визначення температури крихкості і розм'якшення для пластмас). Вибір випробувань тих чи інших властивостей визначається умовами експлуатації виробів.

Механічні властивості пластмас оцінюються поруч стандартних і спеціальних характеристик.

Визначення межі міцності на розрив і стисненні. Зразки для випробувань на розтяг плоскі - у вигляді двосторонніх лопаточок - на відміну від циліндричних, використовуваних для металів; при випробуваннях на стиск - прямокутні паралелепіпеди.

Випробування на розтягнення проводять на зразках, вирізаних в трьох напрямках: вздовж і поперек листа і під кутом в 45 ° (рис. 2.24, а). Випробуванню на стиск піддають зразки, вирізані паралельно і перпендикулярно напрямку шарів (рис. 2.24, б).

Випробування проводяться на звичайних універсальних розривних машинах із застосуванням спеціальних пріспособ-

Вирізка зразків шаруватого пластику для випробувань

Мал. 2.24. Вирізка зразків шаруватого пластику для випробувань:

а - на розтягнення; б - на стиск; в - на вигин

лсній для закріплення зразків, а також на спеціальних машинах.

Межа міцності і при розтягуванні, і при стисненні визначають як відношення руйнуючого зусилля до площі поперечного перерізу зразка: σΒ = P / (bh), де Р - руйнівне навантаження, b і h - ширина і товщина (висота) зразка до випробування.

Визначення межі міцності при вигині проводиться на зразках прямокутного перетину, вирізаних як уздовж, так і поперек листа. Випробування проводять при зосередженому (Триточковим) вигині (рис. 2.24, в).

Межа міцності визначається за формулою σізг = M / W, де М - згинальний момент, М = Р1 / 2; Р - руйнівна сила; I - відстань між опорами; W - момент опору, W = (bh) 2 / 6; b і h - ширина і висота зразка до випробування.

Визначення ударної в'язкості проводиться на зразках з надрізом прямокутної форми і без надрізу. Оцінюють коефіцієнт ослаблення ударної в'язкості - відношення значень ударної в'язкості зразка з надрізом до зразка без надрізу.

Визначення твердості виконується за методом Брінелля, але за умов, відмінних від випробувань для сталей і чавунів: діаметр кульки 5 мм, навантаження 250 кгс (2452 H), товщина зразків не менше 5 мм.

До спеціальним методам визначення механічних властивостей відносяться, зокрема, визначення термомеханічних властивостей і температурної крихкості.

Термомеханічні криві (ТМК) будуються в координатах "температура - деформація" (див. 12.1.1 і рис. 12.1). Випробування полягає в фіксації значень деформації зразка під впливом постійного навантаження при підвищенні температури (рис. 2.25). Приміром (7), вміщеної в нагрівається камеру (2), через индентор (3) за допомогою вантажів ( 8 ) прикладають навантаження. Величина деформації фіксується автоматично за допомогою датчика (5) і записуючого потенціометра (4).

При необхідності можна задавати початкову деформацію контактом (7), її величина визначається за допомогою індикатора (6).

Один з методів визначення температури крихкості (морозостійкості) пластмас - випробування на вигин консольно закріпленого зразка (рис. 2.26). Зразки (6), закріплені в затискачах (5), поміщають в холодильну камеру (3), витримують при заданій температурі певний час, а потім навантажують інденгором (4). Визначення міцності при заданій температурі можна проводити в статичному або динамічному режимі, навантажуючи зразки за допомогою пристрою 1 або 2.

Механічні властивості композитів визначаються випробуваннями на розтяг, стиск і вигин (аналогічно методам, розглянутим для пластмас, при цьому умови випробувань, наприклад навантаження, можуть бути змінені). Нижче розглянуті деякі спеціальні методи випробувань.

Випробування на розтягування і стиснення кільцевих зразків пов'язані з поширенням намотувальних технологій формоутворення композитів. Одним з методів визначення міцності є метод рівномірного давши

Установка для побудови термомеханічної кривої полімерів і пластичних мас

Мал. 2.25. Установка для побудови термомеханічної кривої полімерів і пластичних мас

лення (рис. 2.27, а, б), що створюється гідравлічною системою. При цьому межа міцності (П) визначається наступними залежностями: і відповідно при розтягуванні і стисненні, де р - руйнівний тиск; і - внутрішній і зовнішній діаметр кільця відповідно; h - товщина стінки кільця.

Випробування на міжшарових зрушення викликані тим, що більшість шаруватих і волокнистих композитів слабо чинять опір міжшарових зрушення (відносне переміщення шарів композиту). Один з методів випробувань - кручення зразків з кільцевою проточкою (рис. 2.27, в). Опір зрушенню ( ) визначають співвідношенням руйнівного крутного моменту ( ) і моменту опору крученню () :, де

Встановлено, що в межах відносини довжина робочої частини зразка ( ) не впливає на значення зсувної міцності ( ).

Визначення температурної крихкості полімерів і пластичних мас

Мал. 2.26. Визначення температурної крихкості полімерів і пластичних мас

Визначення міцності кільцевих зразків на розтягнення (а), стиснення (б), міцності при міжшаровими зсуві (в)

Мал. 2.27. Визначення міцності кільцевих зразків на розтягнення ( а ), стиснення (б), міцності при міжшаровими зсуві ( в )

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >