اختبار الشد للمطاط واللدائن وفقًا للمعيار DIN 53504

اختبار الشد للمطاط واللدائن وفقًا للمعيار DIN 53504

يصف المعيار "DIN 53504 اختبار المطاط - تحديد قوة الشد عند الكسر، وإجهاد الشد عند الخضوع، والاستطالة عند الكسر وقيم الإجهاد في اختبار الشد"، الذي نشره المعهد الألماني للتوحيد القياسي (DIN)، الإجراءات اللازمة لتحديد قوة الشد عند الكسر، وإجهاد الشد عند الخضوع، والاستطالة عند الكسر وقيم الإجهاد لعينات اختبار ذات أشكال محددة مصنوعة من المطاط واللدائن، عندما يتم شد عينات الاختبار بمعدل ثابت حتى الكسر.

اختبار الشد للمطاط واللدائن وفقًا للمعيار DIN 53504

في اختبار الشد، بما أن قوة الشد والاستطالة عند الكسر وحدهما لا يصفان بشكل كافٍ سلوك المطاطات تحت إجهاد الشد، فيجب تسجيل منحنى القوة والاستطالة الكامل.

يُعدّ معيار DIN 53504 معيارًا لتحديد طريقة قياس خصائص الإجهاد والانفعال الشدّي للمطاط المُفلكن واللدائن. وقد استُخدم هذا المعيار لسنوات عديدة ولا يزال يُطبّق على نطاق واسع، لا سيما في صناعة المطاط الأوروبية، لأغراض مراقبة الجودة، وتحديد مواصفات المواد، وتطوير منتجات اللدائن مثل موانع التسرب، والخراطيم، والإطارات، ومخمدات الاهتزاز، وأحزمة النقل، ومنتجات المطاط التقنية.

يسحب الاختبار عينة مطاطية قياسية بسرعة ثابتة حتى تنكسر، ويسجل سلوك القوة والاستطالة. وفيما يلي الخصائص الرئيسية التي يتم تحديدها:

  • قوة الشد عند الكسر: أقصى إجهاد يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تنكسر.
  • الإجهاد الشدّي عند نقطة الخضوع: ما إذا كانت هناك نقطة خضوع أم لا (أقل شيوعًا في المطاط الصناعي).
  • الاستطالة عند الكسر: عادةً ما تكون نسبة الاستطالة عند الكسر في حدود مئات النسب المئوية للمطاط الجيد.
  • قيم الإجهاد عند إجهادات محددة: على سبيل المثال، الإجهاد عند استطالة 100٪ أو 200٪ أو 300٪ (معاملات، على سبيل المثال، معامل 100٪، معامل 300٪) أمر بالغ الأهمية لتوصيف مركبات المطاط.

تساعد هذه القيم في تقييم جودة المواد، وتركيبة المركب، ودرجة الفلكنة، وتوزيع الحشو، ومقاومة الشيخوخة، ومدى ملاءمتها لتطبيقات محددة.

يستخدم هذا المعيار بشكل أساسي عينات اختبار على شكل دمبل (عظمة كلب) بأبعاد محددة. وأكثر الأنواع شيوعًا هي:

  • S1 (المفضل لمعظم الاختبارات): الطول الإجمالي حوالي 115 مم، قسم متوازي ضيق بطول 33 مم وعرض 6 مم.
  • S2 و S3: نماذج أصغر لكميات المواد المحدودة.
  • يمكن أيضًا استخدام العينات ذات الشكل الحلقي (النوع R) في بعض الحالات.

تُستخدم عينة S2 على نطاق واسع، وهي شائعة الاستخدام بشكل خاص في الاختبارات الروتينية نظرًا لحجمها العملي ونتائجها الموثوقة. وفيما يلي الخصائص النموذجية لعينة S2:

  • قسم اختبار متوازي ضيق
  • طول القياس المحدد
  • عرض وسماكة موحدان.

تُقطع العينات من صفائح مصبوبة (بسماكة 2 مم عادةً) باستخدام قوالب دقيقة. يُوصى بحد أدنى 5 عينات لكل حالة اختبار لضمان الموثوقية الإحصائية.

تتبع إجراءات الاختبار عموماً الخطوات التالية:

  • التكييف: يتم تكييف العينات عادةً في جو مختبري قياسي (درجة حرارة 23 درجة مئوية زائد/ناقص 2 درجة مئوية، رطوبة نسبية 50 بالمائة زائد/ناقص 5 بالمائة).
  • القياس: قياس دقيق لسمك وعرض الجزء الضيق لحساب مساحة المقطع العرضي الأولية.
  • الضغط: يتم ضغط نهايات الدمبل على آلة اختبار الشد (من النوع ذي السرعة الثابتة).
  • سرعة الاختبار: عادةً 500 مم/دقيقة للدمبل (سريعة جدًا مقارنة باختبارات البلاستيك الصلب).
  • قياس الجهد: لتحديد الوحدة بشكل أكثر دقة، يتم ذلك إما عن طريق فصل الاقتران (الجهد الاسمي) أو باستخدام مقياس تمدد تلامسي/غير تلامسي.
  • السجل: منحنى القوة والاستطالة المستمر حتى الكسر.

يتوافق هذا الإجراء إلى حد كبير مع معيار ISO 37 (المعيار الدولي المكافئ لاختبار شد المطاط)، ولكن هناك بعض التفضيلات الوطنية والاختلافات الطفيفة.

في مختبرات اختبار المطاط حول العالم، تُدرج نتائج معيار DIN 53504 في جميع بيانات المواد الخاصة بالمطاط تقريبًا. تشير قوة الشد العالية والاستطالة إلى جودة جيدة للمركب، بينما تكشف قيم الإجهاد عند استطالات ثابتة عن سلوك الصلابة تحت الحمل.

باختصار، يُعدّ معيار DIN 53504 أحد أكثر معايير الاختبار استخدامًا لتقييم الأداء الميكانيكي للمطاط المُفلكن واللدائن الحرارية المرنة. ويلعب هذا المعيار دورًا حاسمًا في مراقبة الجودة، وتطوير المنتجات، ومقارنة المواد في قطاعات مثل السيارات، والبناء، والأجهزة الطبية، والمنتجات الصناعية.

تنطبق هذه المواصفة على:

  • المطاط المبركن
  • الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية (TPE)
  • صفائح مطاطية وأجزاء مصبوبة

يُستخدم لتحديد ما يلي:

  • قوة الشد
  • استطالة عند الكسر
  • الإجهاد عند الاستطالات المحددة

غالباً ما تتم الإشارة إلى هذا المعيار جنباً إلى جنب مع ISO 37 لأنه يحدد طرق اختبار الشد المماثلة للمواد المطاطية.

يتم إجراء الاختبار باستخدام آلة اختبار الشد العالمية المزودة بما يلي:

  • ذراع متقاطع ثابت تحكم
  • حوامل مناسبة للمطاط الصناعي.
  • نظام قياس القوة
  • مقياس استطالة

يتم تحديد سرعة الاختبار بناءً على نوع العينة ومتطلبات المواد.

المعايير الرئيسية المقاسة هي كما يلي:

  • قوة الشد: أقصى إجهاد شد قبل الكسر.

قوة الشد = أقصى قوة / مساحة المقطع العرضي الأصلية.

  • الاستطالة عند الكسر: النسبة المئوية للزيادة في الطول لحظة التمزق.

الاستطالة عند الكسر (نسبة مئوية) = الاستطالة عند الكسر / الطول الأصلي المقاس × 100.

  • الإجهاد عند قيم استطالة محددة: قيم الإجهاد المقاسة عند نسب استطالة محددة (مثل 100%، 200%، 300%). هذه القيم مهمة لتقييم الصلابة والمرونة.

يُشترط تطبيق معيار DIN 53504 في الحالات التالية:

  • تطوير المواد: مقارنة تركيبات المطاط
  • مراقبة الجودة: ضمان اتساق الدفعة.
  • تأهيل المورد: التحقق من الامتثال للمواصفات.
  • تحليل الأعطال: التحقيق في مشاكل الأداء الميكانيكي.

تشمل الصناعات التي تعتمد بشكل كبير على هذا المعيار ما يلي:

  • قطع غيار السيارات (عناصر منع التسرب، الحشيات، الخراطيم، الوصلات)
  • الآلات الصناعية
  • المطاطات الطبية
  • المنتجات الاستهلاكية

في الختام، لا يزال معيار DIN 53504 أحد أهم معايير الاختبارات الميكانيكية للمواد المطاطية. فمن خلال تحديد أشكال هندسية دقيقة للعينات، وظروف الاختبار، وطرق الحساب، يضمن هذا المعيار قياسات موثوقة وقابلة للمقارنة لخصائص الشد. بالنسبة للمصنعين والمختبرات العاملة في مجال المطاط الصناعي، يُعدّ الالتزام بمعيار DIN 53504 أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على أداء المنتج وسلامته وقبوله في السوق.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار EN 53504.

واتس اب