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塑料力学性能测试

浏览次数:118(2016-12-26)

    塑料应用领域非常广泛,不同的应用领域所需要的性能也不完全一样,下面一一介绍塑料的力学性能测试

    1、拉伸性能

    定义:在规定的试验温度、湿度及拉伸速度下,通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷,使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的最大负荷和对应的标线间距离的变化等情况,可绘制出应力-应变曲线。

    影响因素:

    (1)试样的制备与处理

    拉伸试验要求做成哑铃形试样;

    制样方式有两种:一是用原材料制样;二是从制品上直接取样。

    用原材料制成试样有几种方法,包括模压成型、注塑成型、压延成型或吹膜成型等;

    不同方法制样的试验结果不具备可比性;

    同一种制样方法,要求工艺参数和工艺过程也要相同;

    试样制备好后,要按GB/T 2918-1998标准,在恒温恒湿条件下放置处理。

    2、弯曲性能

    测定塑料弯曲性能采用的第一种方法是三点负载体系,第二种方法是四点负载体系。

    影响因素:

    (1)跨厚比

    选择跨厚比时必须综合考虑剪力、支座水平推力以及压头压痕等综合影响因素。

    (2)应变速率

    在相同的试验厚度下,跨度越大则应变速率越小;试验速度越大则应变速率越大。

    (3)加载压头圆弧和支座圆弧半径

    加载压头圆弧半径过小,造成压头与试样质检不是线接触,而是面接触;若压头半径过大,对于大跨度就会增加剪力的影响,容易产生剪切断裂。

    (4)温度

    弯曲强度都随着温度升高而下降,但下降程度各有不同。

    (5)操作影响

    试样尺寸的测量、试样跨度的调整、压头与试样的线接触和垂直状况以及挠度值零点的调整。

    3、压缩性能

    压缩性能是描述材料在较低的压缩负载和均匀加载速率下的行为。

    压缩性能包括弹性模量、屈服应力、屈服点以外的形变、压缩强度、压缩应变和细长比。

    在实际应用中,压缩负载并不总是瞬间加上的,因此,不考虑塑料的刚度和强度对时间依赖性的标准试验结果,就不能作为设计零件的基础。

    试验是把试样置于试验机的两压板之间,并在沿试样两个端部表面的主轴方向,以恒定速率施加一个可以测量的大小相等而方向相反的力,使试样沿轴方向缩短,而径向方向增大,产生压缩形变,直至试样破裂,屈服或试样变形达到一预先规定的数为止。

    4、冲击性能

    冲击试验是用来评价材料在高速载荷状态下的韧性或对断裂的抵抗能力的试验。

    塑料材料的冲击强度在工程应用上是一项重要的性能指标,它反映不同材料抵抗高速冲击而致破坏的能力。

    冲击试验可分为摆锤式(包括简支梁和悬臂梁式)、落球(落锤)式和高速拉伸冲击试验等。

    不同材料、不同用途制品可选择不同的试验方法。

    摆锤式冲击试验包括简支梁型和悬臂梁型。

    这两种方法都是将试样放在冲击机上规定位置,然后使摆锤自由落下,使试样受到冲击弯曲力而断裂,试样断裂时单位面积或单位宽度所消耗的冲击功即冲击强度。

    简支梁冲击试验是摆锤打击简支梁试验的中央;悬臂梁则是用摆锤打击有缺口的悬臂梁的自由端。

    5、硬度试验

    测定硬度的方法主要有三种类型:

    (1)测定材料耐顶针压入能力的试验,如邵氏硬度(肖式硬度)、球压痕硬度试验等;

    (2)测定材料对尖头或其它材料的耐划痕硬度试验,如莫氏硬度(Mobs)等;

    (3)测定材料回弹性的硬度试验,如洛氏硬度,邵氏反弹硬度试验等。

    邵氏A型适用于软质塑料及橡胶;邵氏C型和邵氏D型适用于较硬或硬质塑料和硫化橡胶。

    球压痕硬度实验适用于柔软的弹性体到较硬的塑料。

    洛氏硬度实验主要用于刚硬的工程塑料的硬度评价。

    邵氏硬度:

    将规定形状的压针,在标准的弹簧压力下和规定的时间内,把压针压入试样的深度转换为硬度值,表示该试样材料的邵氏硬度等级。

    洛氏硬度:

    属于静载压痕法硬度试验,可用于软的弹性体材料到较刚硬塑料的硬度值评价。

    6、其他力学性能测试

    (1)剪切试验

    剪切强度定义为在剪切应力作用下,使试样移动部分与静止部分呈完全脱离状态所需之最大负荷。

    影响因素:a:剪切速度:同一种材料随着剪切试验速度的增加,其剪切强度也增大。b:试样厚度:材料在制造过程中,不可避免地会产生一些气孔杂质或低分子物质等缺陷,试样越厚,存在缺陷的概率也越高,因此一般试样越厚其剪切强度值也越低。c:环境温度:随着温度的升高,剪切强度明显下降,且热塑性材料较热固性材料的影响更为明显。

    (2)蠕变及应力松弛试验

    蠕变试验:试验样品使用相关材料标准或GB/T 1040.2-2006中规定的测定拉伸性能的试样。

    应力松弛试验:在恒定形变下,物体的应力随时间而逐渐衰减的现象称为应力松弛;应力松弛是一种理论上类似于蠕变特点的松弛行为,塑料应力松弛程度依赖于应变、时间和温度条件。

    (3)疲劳试验

    疲劳是在较静态极限载荷小的载荷作用下,经过一定的时间周期后,首先在材料中产生很小的疲劳裂纹,然后在裂纹或材料的缺陷处(如杂质、填料、气泡、裂隙、表面擦伤、刻痕等)处产生应力集中,使此处的应力比其他地方高数倍,数十倍或数百倍,就使裂纹迅速扩展,而导致材料的力学性能减弱或破坏。

    疲劳是材料在周期性的交变载荷作用下发生的破坏。

银纹化和剪切流变是聚合物疲劳过程中最普遍的分子链变形方式。

    (4)摩擦及磨耗性能

    摩擦性能:指在摩擦过程中,材料的表面不断损失的性能。

    磨耗性能:在摩擦力作用下的整个过程中,发生一系列的机械、物理、化学的相互作用,以致材料表面发生尺寸变化和物质损耗。