ASTM D790 הוא תקן מוכר בעולם המגדיר את המתודולוגיה לקביעת המאפיינים הגמישות של פלסטיק בלתי מוגבל ומחזק, כולל מסובלים בעלי קנה מידה גבוה וחומרים חשמליים המיוצרים על ידי ASTM International, שיטת בדיקה זו היא מרכזית לרכיבי גלם חומריים, בקרת איכות ואימות עיצוב בתעשיות החל ממכוניות למרחב.

מה זה ASTM D790?

באופן רשמי שכותרתו "שיטות מבחן סטרונדארד עבור תכונות Flexural של פלסטיק בלתי נשלט ו Reinforced ו חומרים אינסליזציה חשמל", ASTM D790 כבר אבן הפינה של בדיקות חומרים במשך עשרות שנים. זה פותח לספק מסגרת עקבית, חוזרת למדידת האופן שבו חומרים מפלסטיק ומורכבים מתנגדים לפענוח.

הסטנדרט מחולק לשני הליכים - Procedure A ו-נוהל B - כל אחד מתאים התנהגויות חומריות שונות.נוהל A משמש לחומרים פורצים או מניבים לפני גבול זן מוגדר, בעוד ה-נוהל B מיועד לחומרים שאינם נכשלים במהלך הבדיקה (למשל, פלסטיק גמיש מאוד).שני הליכים משתמשים בתיקון תלת-נקודות, אך הם שונים במתח ובשיטות חישוב זה.

סקופ וכדאיות

ASTM D790 חל על חומרים עם מודלוס גמיש בדרך כלל החל מ 0.1 GPa (14.5 ksi) עד 100 GPa (14,500 ksi) זה מכסה רסטין תרמוסטי, פלסטיק מחוספס, חיזק פלסטיק (כולל אלה עם סיבים רצופים או חדלים), וסימנים מורכבים.

הסטנדרט מספק גם הדרכה על התניה (טמפרטורה ולחות), בחירת מהירות המבחן, ויחסי רוחב-על-מנת-מעמיקים.פרטים אלה הם קריטיים כי תכונות גמישות הן רגישות רבה מאוד לבדיקת גיאומטריה וגורמים סביבתיים.

נוהל מבחן מפורט

מבחן ASTM D790 כרוך הצבת דגימת בר מלבנית על שתי תומכות ויישום עומס באמצע נקודת המוצא שלה בקצב מבוקר. עקומת הסימון הנעילה מוקלטת ונחקרת כדי לחלץ כוח ומודולוס גמישים. הבנה מעמיקה של כל צעד הוא הכרחי כדי להשיג תוצאות לגיטימיות, הדדיות.

המונחים:

בדרך כלל, מפרטים מעוצבים או נחתכים לתוך ברים מלבניים עם ממדים המפורטים על ידי תקן.הסטנדרט ממליץ על יחס אורך עד ל-THC (אורך-ל-מעמיק) של 16:1, אבל היחס של 32:1 או גבוה יותר עשוי לשמש לחומרים עם מודלוס גבוה או כאשר בדיקות סדינים דקים. End tabs או לא מותר אלא אם צוין על ידי חומר ספציפי.

מבחן והוצאה להורג

תיקון הניסוי מורכב משתי תומכות ואיש טעינה, כל עם קרניים צילינליות למזער את ההערה.הדגימה ממוקמת באופן סימטרי על התומך, ואת האף הטעינה יורד בקצב קבוע.הסטנדרט מגדיר את המהירות הבדיקות בהתבסס על עומק הדגימה: עבור נוהל A, השיעור הוא 0.01 מ"מ / מ"מ /% לדקה), ו-Pice / 10 / מילימטר (מ"מ לדקה).

הבדיקה מסתיימת כאשר הפרשי הדגימה, התשואה או מגיעה להשתקפות מקסימלית של 5% מאורך הארכה (עבור נוהל A) או 10% (עבור נוהל B) עבור חומרים שאינם שברים, שיטה מסובכת (.05 מ"מ) משמשת כדי להגדיר את הלחץ המרבי.

רכישת נתונים ו- Calculations

פרמטרים מרכזיים נגזרים ממשטח ה-Des-de-de-decing באמצעות המשוואות הבאות (לטעינה של שלוש נקודות):

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"א): "[0] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חישובים אלה מניחים סטיות קטנות ואלסטיות ליניאריות.עבור חומרים מורכבים עם נוקשות גבוהה או התנהגות לא לינארית, תיקונים נוספים או שיטות חלופיות עשויים להיות נדרשים.

עקבו אחרי The Results

כוח Flexural מציין את הלחץ המקסימלי חומר יכול לעמוד בריצה לפני כישלון.עבור חומרים מתפתלים, זה לעתים קרובות עולה בקנה אחד עם שבר; עבור חומרי דוקטרון, זה מתאים לתשואות או גבול זן מסוים. Flexural Modulus מייצג את הנוקשות של החומר - ההתנגדות לנפיחות מתמשכת בטווח אלסטי. A Modulus גבוה פירושו קשיחות גדולה יותר, אשר הוא רצוי יישומים כמו לוחות רכב, מעגלים מבניים, חברי צוות.

חשוב להבחין תכונות גמישות מנכסים פילים. כי הדגימה נמצאת תחת שילוב של פולימרים דחוסים, Tenile, Shear מדגיש במהלך התכה, כוח גמיש יכול להיות גבוה 10-30% מאשר כוח רבייה עבור פולימרים טרופיים רבים. עבור אותאוטרופיים מורכבים, היחסים תלויים אוריינטציה סיבים ורצף ערימה.

מלכודות נפוצות ומקורות של

  • (FLT:0)Specimen Warpage: FLT:1 דגימות Warped יכול להניב ערכים נמוכים באופן שגוי.
  • (ב) [15] ,0)3 ב-Prove: FLT:1 (התביעה או סיכה) עלול לגרום ל-Silb חלקלק, שינוי משך האפקטיבי.
  • (FLT:0) אנטומי אנזוטרופיה: ⁇ 1 (איור 1) תכונות עשויים להיות שונים באופן משמעותי כאשר נבדק מקבילה לעומת perpendicular לכיוון זרימה או להיערכות סיבים.הסטנדרט ממליץ על בדיקות בשני הכיוונים כאשר רלוונטי.
  • (ב) ויקרא: ויקרא י"א): "ההיפרפלסטים רבים קולטים לחות, אשר מפלסטיק את הפולימרים ומפחיתים את הנוקשות והעוצמה.
  • <חזק> יחס עומק: שימוש ביחס נמוך מדי (< 16:1) יכול להציג אפקטים של עיוות רפורמציה, גרימת מודלוסים להיות מזלזל. בדיקות גבוהה יותר (32:1 או יותר) להפחית תרומות Shear אבל דורש דגימות ארוכות יותר ודה-הבנה גדולה יותר.

מדוע ASTM D790 Matters in Engineering and Manufacturing

בדיקות Flexural ממלא תפקיד מרכזי בעיצוב וייצור של חלקים מפלסטיק ומורכבים.בניגוד לבדיקות פילים, הדורשות מערכות חישה יקרות ונטו לכישלונות באחיזות, בדיקות גמישות הן פשוטות יחסית, מהירות ורגישות לשינויים קטנים מאוד בנוקשות החומרית.זה הופך את ASTM D790 כלי אידיאלי עבור חומר גלם בבדיקה הקרובה ואימות המוצר הסופי.

עיצוב ובחירת חומרים

מהנדסים משתמשים בערכי מודולוי גמישים כדי לחזות השתקפות של דבורים, לוחות, ודיור תחת עומס.לדוגמה, מתחם פוליקרבונט עם מודולים גמישים של 2.4 GPa ימחק באופן משמעותי פחות מאשר חלק פוליאתילן עם מודולים של 0.8 GPa תחת אותה העומס. Flexural מספקת את הגבול העליון - בהנחה שהוא קבוע dephation או גורם קבוע (לעתים קרובות) כדי למתחם עבודה 1.5.

בקרת איכות ואופטימיזציה של תהליכים

תבניות הזרקות והיצרנים המורכבים משתמשים ב- ASTM D790 כדי לפקח על עקביות אצווה-to-batch. ירידה פתאומית במודולולולי גמיש עשוי להצביע על לא מספיק ריפוי בתרמוטסטים, סיבים עניים רטובים, או הידרדרות שרף. כי הבדיקה מהירה ודורשת רק דגימות קטנות, זה יכול להיות משולב בדיקות איכות שגרתית. כמה מתקנים להשתמש בדיקות flex אוטומטיים עם דגימות טיפול רובוטי כדי לבדוק דגימות טיפול רובוטי כדי לבדוק מאות יום.

מחקר ופיתוח

מדענים חומריים מסתמכים על ASTM D790 כדי להעריך פורמולות חדשות, ממלאים, ותגבורת.לדוגמה, הוספת 20% סיבים זכוכית למנויות 6 בדרך כלל מגבירה את המודולים הגמישות מ-2.8- GPa ל-6.5 GPa, שינוי שנתפס בבירור על ידי מבחן גמיש. בדומה, ההשפעה של ממריצים, הזדקנות, או מזג אוויר על קשיחות יכול להיות מאומת כבסיס לפיתוח של D90.

השוואה עם סטנדרטים אחרים של Flexural Test

כמה סטנדרטים בינלאומיים לטפל בדיקות גמישות, אבל ASTM D790 נשאר המצוין ביותר בצפון אמריקה, ובין רבים גלובליים OEM.הבדלים מרכזיים עם חלופות כוללים:

  • (FLT:0) ISO 178:03FLT:1 מאוד דומה ASTM D790 בעיקרון אבל משתמש בגודל מעט שונה של דגימות (80 מ"מ × 10 מ"מ × 4 מ"מ) וקצב קבוע של 1% / אדם.השיטה עבור Modulus גם שונה. מחקרים אינטרביטורטוריטוריון מראה מתאם טוב לחומרים איזוטרופיים, אך שינויים שיטתיים קיימים גורמים זמינים בספרות.
  • (FLT:0ASTM D6272:FLT:1 Covers 4 נקודות bending. שיטה זו חלה רגעים שווים בין נקודות טעינה פנימית, צמצום ההשפעה של הרהר ולספק אזור קבוע של חתירה.זה מעדיף מאוד אורתאוטרופיים מורכבים או כאשר יש צורך בכתף טהור.
  • (FLT:0)ASTM D7264:FLT:1 במיוחד עבור מרוקנים פולימרים באמצעות טעינה תלת-פעמית או ארבע נקודות.זה משתמש בדגימות רחבות יותר ורחבות יותר כדי להכיל את הבלוטות של סיבים.זה לעתים קרובות מצוטט לצד D790 לקבלת הסמכה מורכבת.

כאשר הדיווח תוצאות, חיוני לציין את הסטנדרט המשמש (למשל, "ASTM D790-17, נוהל A, אורך-טווח 16:1") כדי להבטיח התחדשות.

יישומים בתעשייה

רכב

לוחות תלת-פנים, מרכיבים מתחת ל-the-hood, וחלקים מבניים כמו beams בגרעת נבדקים באופן שגרתי עבור ASTM D790. Automakers דורשות ערכי מודוללוס גמישים כדי לחזות ביצועי ההרכבה מתאימים, רטט וקליטת אנרגיה. Polypropylene עם טלק או סיבי זכוכית, ניילון, וסגסוגת פוליקרבונט הם חומרים נפוצים שנבדקו בדרך זו.

חללי תעופה

פחמן-פיבר-reinforced epoxy מורכב בעורפי כנף, לוחות פתיחת, ומצעים פנימיים חייב לעמוד בדרישות רכוש גמישות מחמירות. ASTM D790 (או נתונים D7264) משמשים במודלים סופיים ותיעוד הסמכה.הסטנדרט עוזר לאמת מחזורים וסיבים / נקודות.

מוצרים אלקטרוניים וצרכנים

מקרים של מחשב, מסגרות סמארטפונים, ודיור מכשירים לבישים דורשים יחסים נוקשות גבוהה למשקל. בדיקות Flexural מבטיח כי חלקים דקים ומוצבים אינם גמישים יתר במהלך השימוש הרגיל.זה גם עוזר להעריך את ההשפעות של תוספים (למשל, צינורות פחמן) על קשיחות.

בנייה ותשתית

צינורות, לוחות, ו fencing עשויים פוליאתילן בעלות ברית גבוהה (HDPE) או פולימרים מאוישים בסיבים (FRP) נבדקים כדי להבטיח שהם יכולים לעמוד בלחץ הקרקע, עומסי רוח, או תנועת הולכי רגל. ASTM D790 מספקת את נתוני התכנון עבור אופטימיזציה עובי והערכה עמידות לטווח ארוך.

הגבלות ועיסוקים טובים

אין שיטת מבחן מושלמת. ASTM D790 יש כמה מגבלות שמתרגלים חייבים לזכור:

  • (FLT:0) Shear deformation:FLT:1 לדגימות עם יחס קצר טווח עומק, מדגישים של Shear יכולים לגרום סטיות גדולות יותר מאלה שצפו על ידי תיאוריה טהורה, המוביל לתחתית של Modulus. Using יחס של 32:1 או יותר ממזער טעות זו עבור רוב החומרים.
  • (FLT:0) רגישות פני השטח: 1FLT (מכיוון שבדיקות גמישות מדגישות את הסיבים החיצוניים ביותר, פגם קטן על פני השטח יכול לגרום לכישלון מוקדם.זה הופך את המבחן פחות מייצג של התנהגות חומרית גדולה לחומרים מאוד.
  • התנהגות לא-לינארית: 1FLT חומרים דוקטרקטיים הנכנעים או מתפתלים לפני שבר, הלחץ המקסימלי לא יכול להתאים לכישלון קטסטרופלי.במקרים כאלה, דיווח הן הלחץ בתשואות וב-5% מזנים מספק נתונים עיצוביים שימושיים יותר.
  • (FLT:0 ; Temperature and לחות אפקטים:FLT:1 תכונות Flexural יכול להשתנות באופן משמעותי עם טמפרטורה ולחות.הסטנדרט מאפשר בדיקות בתנאים אחרים, אבל אלה חייבים להיות מדווחים במפורש.עבור הערכות עתיריות גבוהות, ASTM D648 (טמפרטורת טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות חום) ניתן להשתמש יחד עם D790.

שיטות הטובות ביותר כוללות: באמצעות יחס אורך-מעמיק מתאים (ברמה 16:1 או 32:1), אימות היערכות תיקון עם בר קלבר, ביצוע 5-10 בדיקות לשכפל בתנאי מצב, ותמיד דגימות התניות כמפורט.ניתוח נתונים צריך להיות אוטומטי כדי למנוע שגיאות חישוב ידניות.

מסקנות ומגמות עתידיות

ASTM D790 נשאר כלי חיוני עבור אפיון ההתנהגות המכנית של thermoplastics ו מסובכים תחת עומסים מתפתלים.פשטות שלה, התחדשות, רגישות להפוך אותה שיטה ראשונה עבור הסמכה חומרית, בקרת איכות, ואימות עיצוב. כמו חומרים מתפתחים - פולימרים מבוססי-ביו, ננופולטים, וליטומי היברידית - הסטנדרט ממשיך להיות מעודכן לאתגרים חדשים, כגון בדיקות מורכבות מאוד או קטעים מבניים.

הדיגיטליזציה של מעבדות בדיקה, כולל לכידת נתונים אוטומטיים וניתוח מבוסס ענן, ישפר עוד יותר את העקביות ואת דרך חישוב של בדיקות גמישות.בנוסף, שילוב עם מודלים רב-ממדיים מאפשר למהנדסים לחזות תכונות גמישות מדינמיקה מולקולרית לסימולציות יסוד סופיות, צמצום מספר הבדיקות הפיזיות הנדרשת.

מקור:0 (ב) 1

  • שיטות מבחן סטנדרטיות של סימול:0 (FLT:0ASTM D790-17 Standard Test Methods for Flexural PropertiesFLT:1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) עיין ה- ASTM D79089sualFLT)