آزمون پلاستیک ها

[bahrami278]

آزمون‌های پلاستیك ‌ها​

·خواص مكانیكی


·خواص فیزیكی


·خواص حرارتی


·خواص محیطی


·خواص نوری


·خواص الكتریكی​

هر قسمتی از صنعت پلاستیك بر پایۀ داده‌های حاصل از آزمون‌های فنی استوار است تا بتواند فعالیت‌های خود را جهت بخشد. در طراحی محصول و طراحی فرایند، قالب سازان و تولید كنندگان بسته به عوامل انقباض (Shrinkage factors)، قالب هایی را می‌سازند كه قطعات نهایی با استفاده از این نوع قالب‌ها ساخته و تولید شوند كه شرایط ابعادی لازم را تأمین خواهند كرد.


در این فصل در مورد آزمون‌های فنی كه انجام می‌شود در تولید پلاستیك‌ها مختصر توضیحی می‌دهیم؛ این آزمونها براساس محصول تعیین می شود.


خواص مكانیكی


خواص مكانیكی یك ماده، چگونگی پاسخ یا رفتار یك ماده در برابر اعمال نیرو یا قرار گرفتن در معرض بار گذاری را بیان می‌كند. سه نوع از نیروهای مكانیكی كه می‌توانند مواد را تحت تأثیر خود قرار دهند وجود دارند. این نیرو‌ها عبارتند از:


1. نیرو‌های فشاری (‍Compression)


2. نیرو‌های تنشی (Tension)


3. نیرو‌های برشی (Shear)


در این قسمت توضیح مختصری در مورد بعضی از آزمون‌های ذكر شده می‌دهیم.​

آزمون استحكام كششی (ASTM D-638, ISO527-1)


استحكام كششی یكی از مهمترین شاخص‌های قدرت و توانایی یا استحكام یك ماده است. در واقع استحكام كششی، توانایی یك ماده را بری تحمل نیرو هایی كه از دو طرف به سمت بیرون در جهات مخالف هم،نمونه تست را مي‌كشند، تا پدیده شكست اتفاق بیفتد را نشان مي‌دهد.استحكام كششی خارج قسمت بیشترین نیروی اعمال شده بر سطح مقطع قسمت باریك نمونه در اثر كشیده شدن است.​

آزمون استحكام فشاری (ASTM D-695,ISO 75-1,75-2)


استحكام فشاری، مقدار نیرویی است كه برای گسیختگی یا خرد كردن و فشردن یك ماده لازم مي‌باشد.​

آزمون استحكام برشی (ASTM D-732)


استحكام برشی عبازتست از مقدار بار (تنش) مورد نیاز بری ایجاد یك شكست به طور كامل كه بخش قابل حركت را از بخش ساكن از طریق یك عمل مشترك جدا مي‌كند. برای محاسبۀ این استحكام، نیروی اعمال شده را بر سطح لبۀ برش پیدا كرده (Sheared edge) تقسیم می‌كنیم.​

آزمون استحكام ضربه‌ای


استحكام یا قدرت ضربه،مقدار تنش لازم برای شكستن یك نمونه است. در هر صورت قدرت ضربه، میزان انرژی جذب شده توسط نمونه را قبل از شكست آن نشان می‌دهند. قدرت ضربه را به دو صورت تعیین مي‌كنندa) آزمون جرم در حال سقوط و (b) آزمون آونگ آویزان.​

آزمون استحكام خمشی (D-747.ASTM D-790,ISO 178)


استحكام خمشی، میزان تحمل بار یا تنش توسط یك نمونه تست را قبل از وقوع شكست نشان می‌دهد به عبارت دیگر میزان تنش اعمال شده و توانیی تحمل بار را قبل از ینكه نمونه بشكند را بیان می‌كند. هر نوع تنش كششی و فشاری در "فریند خم شدن نمونه" مؤثر می‌باشد.​

آزمون خستگی(Fatigue) و ابعطاف پذیری(Flexing) (خم شدگی) (ASTM D-813,ASTM D-430,ISO 3358)


استحكام خستگی،اصطلاحی است كه برای بیان تعداد چرخه‌هایی كه نمونه می تواند تنش یا بار اعمال شده را تحمل كند قبل از اینكه بشكند، به كار می‌رود. شكست‌های ناشی از خستگی وابسته به درجه حرارت، تنش و نیز فركانس، دامنه و مد اعمال تنش می‌باشند.​

آزمون میرایش و جذب ارتعاشات (Damping)


پلاستیك ها مي‌توانند ارتعاشات را جذب نموده یا پراكنده كنند. چنین ویژگی، میرایش نامیده می‌شود.به طور متوسط، ظریب میرایش در پلاستیك ها ده برابر بیشتر از فولاد است. استفاده از پلاستیك ها در ساخت چرخدنده‌ها، یاتاقان‌ها، لوازم خانگی و كاربرد‌های معماری، كاربرد مؤثر آنها را در این خاصیت كاهش ارتعاش به اثبات می‌رساند.​

آزمون سختی​

آزمون مقاومت سایشی (ASTM D-1044)


سایش فرایندی است كه طی آن سطح یك ماده از طریق اصطحكاك ساییده می‌شود.ساینده‌ها یا دستگاه‌های سایش مقاومت مواد را در برابر سایش، اندازه می گیرند.​

خواص فیزیكی


آزمون تعیین جرم حجمی یا دانسیته و دانسیتۀ نسبی (ASTM D-792,D-1505,ISO 1183)


دانسیته برابر است با جرم واحد حجم. واحد مناسب و صحیح مشتق شده یا مركب و به دست آمده از واحدهای SI كمیت‌های جرم و حجم بری دانسیته"كیلوگرم بر متر مكعب" می‌باشد ولیكن آن عموما بر حسب واحد گرم بر سانتی‌متر مكعب بیان می‌شود.


دانسیته نسبی عبارتست از نسبت جرم حجم معینی از ماده به جرم حجم برابری از آب در23˚C (73˚ F) دانسیتۀ نسبی یك كمیت بدون بعد است كه در هر سیستم اندازه گیری ثابت باقی خواهند ماند و تغییری نمی‌كند.​

آزمون انقباض قالب (ASTM D-955,ISO 2577)


انقباض خطی قالب بر روی اندازۀ قطعات قالب تأثیر می گذارد. حفره‌های قالب نوعی از قطعات نهایی شدۀ مطلوب بزرگتر می‌باشد. وقتی كه انقباض قطعات كامل باشد، آنها بایستی به مشخصات فنی ابعادی مطلوب برسند.​

آزمون خزش كششی (ASTM D-2990.ISO 899)


وقتی كه وزنه ا‌ی از یك نمونه تست آویزان شده باشد و موجب شود تا پس از گذشت زمان شكل نمونه تغییر كند، تغییر طول یا تغییرات ابعادی و كرنش پدید آمده در اثر چنین پدیده ا‌ی را خزش می‌نامند. وقتی كه خزش در دمای اتاق انجام شود، به جریان سرد (Cold flow) گویند.​

آزمون اندازه گیری گرانروی یا ویسكوزیته


خاصیتی از یك مایع كه مقاومت درونی آن را در برابر جریان یافتن توصیف می‌كند به ویسكوزیته یا گرانروی موسوم می‌باشد. هر چه مایع جنبش كمتری داشته باشد، ویسكوزیتۀ آن بزرگتر است. ویسكوزیته را با واحد پاسكال . ثانیه (Pa×s) اندازه‌گیری می‌كنند كه پوآز (Poises) نامیده می‌شود.​

خواص حرارتی• آزمون قابلیت هدیت گرمایی (ASTM C-177)


• آزمون اندازه گیری گرمای ویژه (ظرفیت گرمیی)


• آزمون تعیین ضریب انبساط حرارتی (ASTM D-696,D-864)


• آزمون در جه حرارت انحراف (ASTM D-648,ISO 75)


• آزمون مقاومت در برابر سرما


• قابلیت شعله ور شدن یا اشتعال‌پذیری


• آزمون تعیین شاخص ذوب (ASTM D-1238,ISO 1133)


• آزمون تعیین درجه حرارت انتقال شیشه‌ی (Tg)


• آزمون نقطۀ نرم شدن (ASTM D-1525,ISO 306)​

خواص محیطی• خواص شیمیایی


• آزمون قابلیت فرسایش در برابر آب و هوا و یا تحمل شریط نامساعد جوی


• آزمون مقاومت در برابر تابش فرابنفش


• آزمون تراویی یا تعیین قابلیت نفوذ‌پذیری


• آزمون جذب آب


• آزمون تعیین مقاومت بیوشیمیایی


• آزمون تركزایی ناشی از تنش​

خواص نوری• آزمون تابش آئینه‌ی


• آزمون تعیین میزان عبور نور


• آزمون رنگ


• آزمون ضریب شكست​

خواص الكتریكی​

• آزمون مقاومت در برابر قوس الكتریكی


• آزمون تعیین مقاومت ویژه


• آزمون استحكام دي‌الكتریك


• آزمون ثابت دي‌الكتریك


• آزمون تعیین ضریب اتلاف​

 

[A N A H I T A]

[FONT=Georgia, Times New Roman, Times, Serif]آزمايش خستگي[/FONT]​

[FONT=Georgia, Times New Roman, Times, Serif]Fatigue Test[/FONT]​

مقدمه :​

از سال 1850 معلوم شد كه فلز تحت تنش تكراري يا نوساني ، در تنشي بمراتب كمتر از تنش لازم براي شكست در اثر يك مرتبه اعمال بار خواهد شكست . شكست هايي كه در شرايط بارگذاري ديناميك رخ مي دهند شكستهاي خستگي ناميده مي شوند ، كه اين نامگذاري احتمالاً مبتني بر اين دليل است كه بطور كلي شكستها فقط پس از يك دوره كار زياد رخ مي دهد . هيچگونه تغيير واضحي در ساختار فلزي كه به بعلت خستگي وجود ندارد كه بتوان بعنوان مدركي براي شناخت دلايل شكست خستگي از آن استفاده كرد . با پيشرفت صنعت و افزايش وسايلي از قبيل خودرو ، هواپيما ، كمپرسور ، پمپ وتوربين و غيره كه تحت بارگذاري تكراري و ارتعاشي هستند ، خستگي بيشتر متداول شده و اكنون چنين برداشت مي شود كه عامل حداقل نود درصد شكستهاي ناشي از دلايل مكانيكي حين كار خستگي است .​

سه عامل عمده براي وقوع شكست خستگي ضروري است كه عبارت اند از :​

-1تنش كشش حداكثري به مقدار بسيار زياد​

2-تغييرات به حد كافي زياد يا نوساني در تنش وارده​

3- زياد بودن چرخه هاي تنش وارده​

هدف ( اهميت ) از آزمايش خستگي :​

نتايج حاصل از آزمايش خستگي معمولاً به صورت منحني هاي s – log N نمايش داده مي‌شوند و مهم است كه گزارش نتايج روش اعمال نيرو ، نوع ماشيني كه به كارگرفته مي شود ، اندازهاي نمونه آزمايش و بسامد چرخه ، گزارش شود .​

داده هاي آزمايشي مي تواند به شكل جدول نيز نشان داده شود . عمر خستگي براي نشان دادن تعداد چرخه هاي لازم تا رسيدن به نقطه شكست بكار مي رود كه تعداد آن براي هر فلز فرق مي كند.​

عبارت استحكام خستگي و حد تحمل براي حداكثر سطح تنش قابل اعمال به كار مي رود كه ضمن تحمل آن عمر مشخصي را طي مي كند .​

انجام آزمون خستگي در آزمايشگاه معمولاً بر اساس شرايط بارگذاري يكنواخت استاندارد است و بنابراين برقراري ارتباط ميان نتايج بدست آمده و شرايط كار دشوار است .​

بدنبال شكست نخستين كابين هواپيماي كامت در اثر فشار در سالهاي 1950 در يك آزمايشگاه ويژه در موئسسه سلطنتي هواپيمايي واقع در شهر فارن بورو اسكلت كامل يك هواپيماي كامت تا انهدام كامل مورد آزمايش قرار گرفته شد . در آزمايشي نيز تغييرات فشار كابين هواپيما و بازي بالها كه ضمن هر پرواز اتفاق مي افتد شبيه سازي شد . از همان تاريخ براي هر مدل هواپيماي غير نظامي ساخته شده يك آزمايش مشابه تا حد انهدام انجام مي پذيرد . انجام اين آزمايش براي دريافت صلاحيت پرواز است .​

شرح دستگاه و روش انجام كار :​

دستگاه از دو تانك يكي ثابت و ديگري متحرك است و در يك بلبرينگ مي چرخد تشكيل شده است .نمونه را در دستگاه گذاشته و سپس نيرو را اعمال مي كنيم وقتي موتور را روشن مي‌كنيم نمونه شروع به چرخش مي كند و دستگاهي به صورت ديجيتالي به تعداد موتور (N ) را ثبت مي كند . در هنگام شكست قطعه فك متحرك به سمت بالا حركت كرده و جريان قطع مي شود و تعداد دور ها را از روي صفحه ديجيتالي مي خوانيم . البته نيروي اعمالي در حدود 15Kgمي باشد .حال نمونه اي از جنس آلومينيوم را در دستگاه قرارداده و نيروي خستگي را اعمال مي كنيم و قطعه بعد از 414 دور مي شكند .​

قطعه برنجي را داخل دستگاه قرار مي دهيم و بعد از 511235 دور قطعه نمي شكند .​

عوامل موثر بر خستگي :​

الف )نوع تنش :​

يكي از عوامل مؤثر در شكستهاي حاصل از خستگي نوع تنش وارده بر ان است .​

ب ) انواع چرخه هاي بارگذاري :​

يك قطعه ممكن است در ضمن كار تحت تاثير انواع چرخه هاي بار گذاري قرار گيرد كه مي‌توان آنها را به چرخه هاي تناوبي و نوساني تقسيم كرد . در چرخه هاي تناوبي مقدار تنش متوسط صفر است . در چرخه هاي نوساني تنش متوسط غير صفر مي باشد .​

ج )آهنگ چرخه گذاري :​

در بسياري از مواقع آهنگ بارگذاري تاثيري بر عمر خستگي ندارد . ولي در بسامدهاي بالا استحكام خستگي به مقدار كمي افزايش مي يابد .​

د )شرايط سطح و عيبهاي سطحي :​

شرايط سطح يك قطعه تاثير زيادي بر عمر خستگي آن دارد . زبري سطح و يا وجود خراشهايي در سطح مي تواند كانونهايي براي تمركز تنش باشد . البته فلزات ترد حساسيت نسبت به اين گونه عيوب دارند .​

و ) ملاحظات طراحي :​

خستگي ، به تنش حساسيت دارد درنتيجه در طراحي قطعه هر عامل افزايش دهنده تنش بر عمر خستگي آن قطعه موثر است .​

ي ) آثار محيط :​

اگر شرايط لازم براي خوردگي وجود داشته باشد نه تنها خوردگي افزايش مي يابد بلكه خستگي هم افزايش مي يابد .​

بررسي شكستهاي ناشي از خستگي :​

الف ) اثر سطح خستگي :​

عملاً تمامي شكستهاي خستگي از سطح شروع مي شود . در بسياري از انواع متداول بارگذاري مانند پيچشي ، خمشي حداكثر تنش در سطح اتفاق مي افتد بطوريكه شروع شكست از آن نقطه است .​

ب ) زبري سطح :​

از نخستين روزهاي تحقيقات مربوط به خستگي معلوم شد كه پرداخت هاي سطحي متفاوت كه در روشهاي مختلف تراشكاري حاصل مي شود مي تواند تاثير زيادي در بروز خستگي داشته باشد .يعني پرداختهاي نرم داراي عمر خستگي بالاتري هستند .​

ج ) تغيير خواص سطح :​

چون شكست بستگي شديد به شرايط سطحي دارد هر عاملي كه استحكام و شرايط سطح را تغيير دهد بر عمر خستگي موثر است . از جمله دي‌كربوره شدن سطح در اثر عمليات حرارتي​