طريقة الاختبار القياسية ASTM D7027-20 لتقييم مقاومة الخدش للطلاءات البوليمرية والبلاستيك باستخدام آلة خدش آلية

يصف المعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D7027-20 لتقييم مقاومة الخدش للطلاءات البوليمرية والبلاستيك باستخدام آلة خدش مُجهزة" الذي نشرته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) طريقة اختبار معملية تستخدم آلة خدش مُجهزة لإنتاج وقياس الضرر السطحي في ظل ظروف خاضعة للرقابة. يمكن لطريقة الاختبار هذه تحديد مقاومة البوليمرات للخدش من خلال قياس العديد من معلمات المواد المهمة. تتم أتمتة عملية تشغيل الرسم وجمع البيانات لتجنب التأثيرات الناجمة عن المستخدم والتي قد تؤثر على النتائج.

لأغراض هذا المعيار، بالإضافة إلى المصطلحات والتعريفات الواردة في ASTM D883 وASTM E456، تنطبق التعريفات التالية:

• برنامج ASV (التصور التلقائي للخدش) هو برنامج كمبيوتر يقوم بأتمتة تحديد نقاط الفشل في اختبارات التحميل عن طريق مقارنة معايير الفشل. يقوم برنامج ASV بتحديد الفشل عندما يكون هناك تغيير مستمر في التباين بين أخدود الخدش وسطح المادة غير التالفة. يتم تعريف معيار الاستمرارية على أنه منطقة تساوي قطر قلم الخدش في الطول، مع تجاوز 2 بالمائة أو أكثر من المنطقة لمعيار التباين. تعتبر أدنى نقطة تحميل يحدث فيها تراكم مستمر للتباين على الخدش هي نقطة الفشل. يعد هذا البرنامج مفيدًا للتحليل البصري للاختبار ويمكن استخدامه أيضًا لتطبيقات أخرى مثل معايير النجاح والرسوب لرؤية الخدش.
• يشير الحمل الطبيعي الحرج إلى الحمل الطبيعي الذي تفشل عنده المادة لأول مرة في أخدود الخدش.
• يشير الحمل الطبيعي إلى الحمل المطبق على النقش في اتجاه عمودي إلى الأسفل، عموديًا على سطح العينة.
• نقطة الفشل هي النقطة التي تربط الأحمال بمسار الخدش حيث يعتبر الضرر السطحي غير مقبول في البداية.
• يعبر معامل الاحتكاك عن نسبة القوة المماسية إلى الحمل العمودي.
• يشير عمق الخدش إلى المسافة الرأسية المقاسة من أخدود أخدود الخدش إلى سطح العينة السليم أو قمم مسار الخدش.
• مقاومة الخدش هي قدرة المادة على تحمل الضرر الذي يأتي مع التشوه الكبير المرتبط عادةً بانخفاض القص في النتوءات، والتي يمكن أن تشمل الضغط والحرث والقص. يمكن إنجاز قياس مقاومة الخدش عن ​​طريق قياس الأحمال الطبيعية الحرجة، وعمق الخدش، وعرض الخدش، وغيرها من الخصائص الهندسية أو المرئية للخدش.
• عرض الخدش هو المسافة الأفقية بين قمتين على جانبي أخدود الخدش.
• الخدش هو عملية تشوه السطح (الإزاحة أو الإزالة الميكانيكية للمادة، أو كليهما) الناجمة عن انزلاق واحدة أو أكثر من الخشونة أو النتوءات، أو كليهما، على طول السطح.
• القوة المماسية هي القوة المؤثرة على الواجهة بين طرف الخدش والعينة في الاتجاه المعاكس لاتجاه حركة طرف الخدش.
• التبييض هو ظاهرة تحدث نتيجة تشتت الضوء بسبب تشوه السطح نتيجة لعملية الخدش، مما يجعل مسار الخدش أكثر سطوعًا أو بياضًا من سطح الخلفية السليمة.

تستخدم طريقة الاختبار هذه آلة خدش آلية لإجراء اختبارات خدش محكومة على العينات البوليمرية. يتم تقديم وضعين أساسيين للاختبار (وضعي الاختبار A و B).

• وضع الاختبار أ: يتم تطبيق خدش على سطح العينة بسرعة خدش ثابتة تبلغ 2 متر/ثانية زائد/ناقص 50 متر/ثانية، وعلى مسافة 0,1 متر زائد/ناقص 0,0001 متر، تحت حمل طبيعي يزداد من 0,1 إلى 0,0005 نيوتن. يهدف وضع الاختبار هذا إلى تحديد الحمل الطبيعي الحرج للفشل في نظام المواد. يعتبر الاختبار (أ) صالحًا إذا حدثت نقطة الفشل في الربع الثاني أو الثالث من طول الاختبار. بالنسبة للمواد التي لا تفشل في هذا النطاق، يمكن تغيير نطاق الحمل لضمان حدوث نقطة الفشل في منتصف مسار الخدش.
• وضع الاختبار ب: يُطبّق خدش على سطح العينة على مسافة 0,1 متر زائد/ناقص 0,0001 متر، بسرعة خدش ثابتة تبلغ 0,1 متر/ثانية زائد/ناقص 0,0005 متر/ثانية، تحت حمل عمودي ثابت مقداره 30 نيوتن زائد/ناقص 0,1 نيوتن. صُمّم وضع الاختبار هذا لتقييم الاستجابة المنتظمة للمادة بناءً على الحمل، ولتحديد معامل احتكاك الخدش. إذا لم تكن قيمة 30 نيوتن كافية للتسبب في تلف العينة، فيمكن زيادة قيمة الحمل الثابت.

يمكن فحص السطح المخدوش بصريًا أو استخدام أدوات التقييم لفحص الضرر السطحي. بالنسبة لوضع الاختبار A، يتم تحديد الحمل الطبيعي الحرج من خلال نقطة معيار الفشل المحددة لهذا الاختبار المعين. يمكن أيضًا قياس عرض الخدش أو عمقه، أو كليهما، للمساعدة في تحديد كمية مقاومة الخدش. يمكن استخدام برنامج ASV لأتمتة قياس نقطة الفشل لمعرفة مدى وضوح الخدش.

يمكن حساب معامل الاحتكاك الخدش لتوصيف المواد باستخدام القوة المماسية وبيانات الحمل الطبيعي المسجلة أثناء الاختبارات.

يتم إجراء اختبارات الخدش على العينات للأغراض التالية:

• لتقييم مقاومة الخدش لمادة معينة
• تصنيف مقاومة الخدش النسبية للمواد المختلفة
• تحديد معامل الاحتكاك الخدش للمواد

نظرًا لأن البوليمرات تظهر خصائص ميكانيكية تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة، فإن معيار الاختبار المقدم هنا مصمم لتوفير نتائج قابلة للتكرار عندما يقوم المستخدمون بإجراء اختبارات على عينات من نفس المادة وملمس السطح في ظل ظروف اختبار مماثلة وتخضع لنفس إجراءات التكييف.

تتمتع بعض البوليمرات بالقدرة على الشفاء الذاتي (التعافي) عند تعرضها للخدوش والتشوهات الفيزيائية الأخرى بسبب خصائصها اللزجة والمرنة والاسترخاء. من المهم ملاحظة الفرق بين الضرر اللحظي (إذا كان من السهل قياسه) والضرر الدائم ومقارنة النتائج وفقًا لذلك لضمان إمكانية التكرار. مع الأخذ في الاعتبار عمق الخدش الدائم، فمن المستحسن السماح بـ 24 ساعة لاستعادة اللزوجة المرنة.

يعد تبييض السطح المخدوش آلية ضرر كبيرة تسبب الكثير من القلق في تطبيقات السيارات وغيرها من التطبيقات حيث تكون جماليات السطح مهمة. هذا النوع من الضرر غير مرغوب فيه لأنه مرئي للعين البشرية. إن الحمل الطبيعي الحرج الذي تحدث عنده هذه الظاهرة يعتبر معيارًا لتصنيف أداء المواد، وخاصة من منظور جمالي.

تتمتع مؤسستنا، التي تحاول دعم الشركات من كل القطاعات بمجموعة واسعة من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم التي أجرتها لسنوات، بطاقم عمل قوي يتابع عن كثب التطورات في العالم في مجال العلوم والتكنولوجيا ويحسن نفسه باستمرار. وفي هذا السياق، يتم أيضًا تقديم خدمات الاختبار للشركات وفقًا للمعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D7027-20 لتقييم مقاومة الخدش للطلاءات البوليمرية والبلاستيك باستخدام آلة الخدش المجهزة".