EN ISO 14130 مركبات البلاستيك المقوى بالألياف - تحديد مقاومة القص الظاهرية بين الطبقات بطريقة الشعاع القصير

EN ISO 14130 مركبات البلاستيك المقوى بالألياف - تحديد مقاومة القص الظاهرية بين الطبقات بطريقة الشعاع القصير

تصف المواصفة القياسية "EN ISO 14130: مركبات البلاستيك المقوى بالألياف - تحديد مقاومة القص الظاهرية بين الطبقات بطريقة العارضة القصيرة"، التي وضعتها المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) ونُشرت لاحقًا كمواصفة قياسية أوروبية في إطار جهود التنسيق، إجراءً لتحديد مقاومة القص الظاهرية بين الطبقات في مركبات البلاستيك المقوى بالألياف باستخدام طريقة العارضة القصيرة. تُناسب هذه الطريقة مركبات البلاستيك المقوى بالألياف ذات المصفوفات المتصلبة حراريًا أو اللدائنية الحرارية، شريطة تحقيق كسر القص بين الطبقات.

EN ISO 14130 مركبات البلاستيك المقوى بالألياف - تحديد مقاومة القص الظاهرية بين الطبقات بطريقة الشعاع القصير

عند استخدام مواد أخرى غير المواد الرقائقية غير المتماثلة وغير المتوازنة، قد تتأثر النتائج بعوامل مختلفة مثل الاستطالة/الانحناء والالتواء. هذه الطريقة غير مناسبة لتحديد معايير التصميم، ولكن يمكن استخدامها لفحص المواد أو كاختبار لمراقبة الجودة.

من حيث المبدأ، يتعرض قضيب ذو مقطع عرضي مستطيل للانحناء كعارضة بسيطة، مما يؤدي إلى حدوث كسر قص بين الطبقات. يستند القضيب على دعامتين، ويتم تطبيق الحمل عبر عنصر تحميل يقع في منتصف المسافة بين الدعامتين.

يشبه هذا الاختبار في طبيعته طريقة التحميل ثلاثي النقاط (معيار ISO 14125) المستخدمة لتحديد خصائص انحناء البلاستيك. ومع ذلك، يتم اعتماد نسبة أصغر بين طول مسافة الاختبار وسماكة العينة لزيادة مستوى إجهاد القص مقارنةً بإجهاد الانحناء في عينة الاختبار، وذلك لتعزيز كسر القص بين الطبقات.

يُشدد على أن النتيجة المُتحصل عليها ليست قيمة مطلقة. لذا، يُستخدم مصطلح "قوة القص الظاهرية بين الطبقات" لوصف الكمية المقاسة. ولا يمكن مقارنة نتائج الاختبارات التي أُجريت على عينات ذات أحجام مختلفة أو عينات تم اختبارها في ظروف مختلفة بشكل مباشر.

ينتمي معيار EN ISO 14130 إلى سلسلة من طرق الاختبار الخاصة بالمركبات البلاستيكية المقواة بالألياف والتي تستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل الطيران والفضاء والسيارات والبحرية وطاقة الرياح والمعدات الرياضية.

يحدد هذا المعيار إجراءً موحدًا لتحديد قوة القص الظاهرية بين الطبقات (قوة القص بين الطبقات) للمركبات البلاستيكية المقواة بالألياف باستخدام اختبار القص ذي الحزمة القصيرة (المعروف أيضًا باسم طريقة الحزمة القصيرة أو اختبار الانحناء ثلاثي النقاط قصير المدى).

يُحدث هذا الاختبار إجهادات قصّية بتطبيق حمل في وضعية انحناء ثلاثي النقاط مع فجوة دعم قصيرة عمداً بين طبقات (صفائح) المادة المركبة. تُعزز هذه الوضعية حدوث الكسر من خلال القصّ بين الطبقات بدلاً من الانحناء (الالتواء) أو انضغاط الألياف الخارجية.

تتمثل السمات الرئيسية لهذه الطريقة فيما يلي:

  • المبدأ: يتم وضع عينة شعاع مستطيلة صغيرة (مقطوعة من صفيحة مصفحة) على دعامتين ويتم تحميلها بنهاية تحميل مركزية حتى يحدث الكسر.
  • هندسة العينة: نسبة الامتداد إلى السماكة النموذجية منخفضة (حوالي 4:1 إلى 5:1)، مما يزيد من إجهاد القص بالنسبة لإجهاد الانحناء.
  • المواد القابلة للتطبيق: البلاستيك المقوى بالألياف مع مصفوفات حرارية أو حرارية (مثل الألياف الزجاجية / الإيبوكسي، ألياف الكربون / الإيبوكسي، مركبات الأراميد).
  • القيمة المحسوبة: يتم حساب قوة القص الظاهرية بين الطبقات باستخدام الصيغة الواردة في المعيار (هذا هو نهج نظرية العارضة الكلاسيكية لأقصى إجهاد قص في عارضة قصيرة).
  • ملاحظة هامة: تُسمى القيمة المُستخلصة بمقاومة القص الظاهرية بين الطبقات، لأن توزيع الإجهاد ليس قصًا خالصًا تمامًا (توجد أيضًا بعض إجهادات الانحناء). لذا، فإن هذه النتائج غير مُخصصة للحصول على تراخيص التصميم النهائية أو لإجراء الحسابات الإنشائية. بدلاً من ذلك، فهي مفيدة جدًا لما يلي:
  • فحص المواد ومقارنتها
  • مراقبة الجودة أثناء الإنتاج.
  • مراقبة الاتساق من طرف إلى آخر
  • تقييم آثار المعالجة، أو التكييف البيئي، أو التلف.

إعداد الاختبار كالتالي:

  • آلة اختبار عالمية مزودة بتركيبة انحناء ثلاثية النقاط (يتم تحديد أقطار أسطوانية محددة للدعامات ونهاية التحميل).
  • قياس دقيق لأبعاد العينة وسرعة التحميل والظروف البيئية.
  • ينبغي التحقق من نمط الفشل: يجب أن تشير النتائج الصحيحة إلى فشل القص بين الطبقات (الانفصال) بدلاً من السحق أو فشل الشد تحت الطبقة أو الانبعاج.

تشمل المعايير ذات الصلة الوثيقة بهذا المعيار ما يلي:

  • ASTM D2344/D2344M طريقة الاختبار القياسية لقوة الشعاع القصير للمواد المركبة ذات المصفوفة البوليمرية والصفائح.
  • ISO 14125 مركبات البلاستيك المقوى بالألياف - تحديد خصائص الانحناء.
  • سلسلة الطيران EN 2562 - البلاستيك المقوى بألياف الكربون - الصفائح أحادية الاتجاه - اختبار الانحناء موازياً لاتجاه الألياف.
  • سلسلة EN 2563 للفضاء الجوي - البلاستيك المقوى بألياف الكربون - الصفائح أحادية الاتجاه - تحديد قوة القص الظاهرية بين الطبقات.

لا يزال هذا الاختبار أحد أكثر الطرق شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة لتقييم أداء الطبقات البينية (عبر السماكة) للمركبات الرقائقية، وخاصة لأغراض ضمان الجودة.

باختصار، يُعدّ معيار EN ISO 14130 معيارًا دوليًا يُحدد طريقةً لتحديد قوة القص الظاهرية بين طبقات المواد المركبة البلاستيكية المدعمة بالألياف باستخدام اختبار القص على شعاع قصير. ويُستخدم هذا المعيار على نطاق واسع في صناعات الطيران والفضاء، والسيارات، والبحرية، والمواد المركبة الإنشائية لتقييم جودة الترابط بين طبقات الرقائق.

يتمثل الغرض الأساسي من معيار EN ISO 14130 في قياس مقاومة المواد المركبة الرقائقية للفشل الناتج عن القص بين الطبقات. في المواد المركبة المدعمة بالألياف، يحدث الفشل عادةً بين الطبقات (انفصال الطبقات)، وليس في الألياف نفسها. يوفر هذا الاختبار طريقة سريعة لتقييم ما يلي:

  • قوة الترابط بين الطبقات
  • جودة تصنيع الرقائق
  • تأثيرات أنظمة الراتنج
  • تأثير عيوب التصنيع

نظراً لأن عينة الاختبار صغيرة نسبياً، فإن هذه الطريقة مفيدة لمراقبة الجودة ومقارنة المواد.

يعتمد هذا المعيار على تكوين انحناء ثلاثي النقاط بطول امتداد قصير جدًا. عند تحميل العارضة، يتسبب توزيع الإجهاد في إجهاد قص عالٍ بين طبقات الرقائق، مما يؤدي إلى حدوث كسر قص بين الطبقات قبل حدوث كسر الانحناء العادي.

يُستخدم معيار EN ISO 14130 على نطاق واسع في تقييم ما يلي:

  • مركبات ألياف الكربون
  • البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية
  • مركبات ألياف الأراميد
  • صفائح مركبة من مواد حرارية متصلبة ومواد حرارية لدنة

قطاعات التطبيقات الشائعة:

  • هياكل الطيران
  • مكونات السيارات المركبة
  • شفرات توربينات الرياح
  • الهياكل المركبة البحرية
  • ادوات رياضية

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 ISO 14130.

واتس اب