Стандартен метод за изпитване на ASTM D7027-20 за оценка на устойчивостта на надраскване на полимерни покрития и пластмаси с помощта на инструментална машина за надраскване

Стандартът „ASTM D7027-20 Стандартен метод за изпитване за оценка на устойчивостта на надраскване на полимерни покрития и пластмаси с помощта на инструментална машина за надраскване“, публикуван от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва лабораторен метод за изпитване, който използва инструментална машина за надраскване за създаване и измерване на повърхностни повреди при контролирани условия. Този метод на изпитване може да характеризира устойчивостта на надраскване на полимерите чрез измерване на няколко важни параметъра на материала. Процесът на задействане на чертежа и събиране на данни е автоматизиран, за да се избегнат влияния, предизвикани от потребителя, които биха могли да повлияят на резултатите.

За целите на този стандарт, в допълнение към термините и определенията, дадени в ASTM D883 и ASTM E456, се прилагат следните определения:

• Софтуерът ASV (автоматична визуализация на надраскване) е компютърна програма, която автоматизира идентифицирането на точки на повреда при тестове за натоварване чрез сравняване на критериите за повреда. Софтуерът ASV определя повреда, когато има непрекъсната промяна в контраста между жлеба от драскотина и неповредената повърхност на материала. Критерият за непрекъснатост се определя като област с дължина, равна на 2 диаметъра на перото за драскане, като 90 процента или повече от областта надвишава критерия за контраст. Най-ниската точка на натоварване, при която има непрекъснато натрупване на контраст върху драскотината, се счита за точка на повреда. Тази програма е полезна за визуален анализ на теста и може да се използва и за други приложения, като например критерии за преминаване/неминаване на теста за видимост на надраскване.
• Критичното нормално натоварване се отнася до нормалното натоварване, при което материалът за първи път се разрушава в канала от драскотина.
• Нормалното натоварване се отнася до натоварването, приложено към чертежа във вертикална посока надолу, перпендикулярна на повърхността на пробата.
• Точката на повреда е точката, свързваща натоварванията с пътя на надраскване, при която повърхностното увреждане първоначално се счита за неприемливо.
• Коефициентът на триене изразява съотношението на тангенциалната сила към нормалното натоварване.
• Дълбочината на драскотината се отнася до вертикалното разстояние, измерено от жлеба на жлеба за драскотина до непокътнатата повърхност на пробата или до върховете на пътя на драскотина.
• Устойчивостта на надраскване е способността на материала да издържа на повреди, които идват с голямата деформация, обикновено свързана със срязващо вдлъбване на издатини, което може да включва компресия, оране и срязване. Количественото определяне на устойчивостта на надраскване може да се осъществи чрез измерване на критични нормални натоварвания, дълбочина на драскотината, ширина на драскотината и други геометрични или визуални характеристики на драскотината.
• Ширината на драскотината е хоризонталното разстояние между два върха от двете страни на жлеба на драскотината.
• Надраскването е процес на деформация на повърхността (изместване или механично отстраняване на материал, или и двете), причинен от плъзгането на една или повече неравности или издатини, или и двете, по повърхността.
• Тангенциалната сила е силата, действаща на границата между върха на драскане и пробата, противоположна на посоката на движение на върха на драскане.
• Избелването е явление, което възниква в резултат на разсейване на светлината поради деформация на повърхността в резултат на процеса на надраскване, което кара пътеката на надраскване да стане по-ярка или по-бяла от непокътнатата фонова повърхност.

Този метод на изпитване използва автоматизирана машина за надраскване за извършване на контролирани тестове за надраскване върху полимерни проби. Представени са два основни режима на тестване (режими на тестване A и B).

• Режим на изпитване A: Върху повърхността на образеца се нанася драскотина с постоянна скорост на надраскване от 2 m/s плюс/минус 50 m/s, на разстояние 0,1 m плюс/минус 0,0001 m, при нормално натоварване, нарастващо от 0,1 до 0,0005 N. Този режим на изпитване има за цел да определи критичното нормално натоварване за разрушаване на материална система. Тест А се счита за валиден, ако точката на повреда се намира във втория или третия квадрант от дължината на теста. За материали, които не се разрушават в този диапазон, диапазонът на натоварване може да се променя, за да се гарантира, че точката на разрушаване се намира в средата на пътя на надраскване.
• Режим на изпитване B: Върху повърхността на образеца се нанася драскотина на разстояние 0,1 m плюс/минус 0,0001 m, при постоянна скорост на драскотина 0,1 m/s плюс/минус 0,0005 m/s, при постоянно нормално натоварване от 30 N плюс/минус 0,1 N. Този режим на изпитване е предназначен за оценка на равномерната реакция на материала в зависимост от натоварването и за определяне на коефициента на триене при драскотина. Ако 30 N не са достатъчни, за да причинят повреда на пробата, стойността на постоянното натоварване може да се увеличи.

Надрасканата повърхност може да бъде проверена визуално или могат да се използват инструменти за оценка, за да се изследват повърхностните повреди. За режим на изпитване А, критичното нормално натоварване се определя от точката на критерия за повреда, определена за това конкретно изпитване. Измерване на ширината или дълбочината на драскотината, или и двете, може да се извърши и за подпомагане на количественото определяне на устойчивостта на надраскване. Софтуерът ASV може да се използва за автоматизиране на измерването на точката на повреда за видимост на драскотини.

Коефициентът на триене при надраскване може да се изчисли за характеризиране на материала, като се използват данни за тангенциална сила и нормално натоварване, записани по време на тестовете.

Тестовете за драскане се извършват върху проби за следните цели:

• За да се оцени устойчивостта на надраскване на определен материал
• Класиране на относителната устойчивост на надраскване на различни материали
• Определяне на коефициента на триене при надраскване на материалите

Тъй като полимерите проявяват механични свойства, които са силно зависими от температурата, предоставеният тук стандарт за изпитване е предназначен да осигури възпроизводими резултати, когато потребителите извършват тестове върху проби от един и същ материал и повърхностна текстура при подобни условия на изпитване и подложени на едни и същи процедури за кондициониране.

Някои полимери са самовъзстановяващи се (възстановими), когато са подложени на надраскване и други физически деформации, поради техните вискоеластични и релаксационни свойства. Важно е да се отбележи разликата между мигновени (ако е лесно измеримо) и трайни щети от надраскване и да се сравнят резултатите съответно, за да се осигури повторяемост. Като се има предвид дълбочината на трайната драскотина, се препоръчва да се предвидят 24 часа за вискоеластично възстановяване.

Избелването на надрасканите повърхности е значителен механизъм за повреди, който предизвиква голямо безпокойство в автомобилната и други приложения, където естетиката на повърхността е важна. Този вид повреди са нежелателни, защото са видими за човешкото око. Критичното нормално натоварване, при което се проявява това явление, служи като критерий за класиране на характеристиките на материалите, особено от естетическа гледна точка.

Нашата организация, която от години се стреми да подкрепя бизнеса от всеки сектор с широк спектър от тестове, измервания, анализи и оценки, разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в света в областта на науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенства. В този контекст, на предприятията се предоставят и услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM D7027-20 Стандартен метод за изпитване за оценка на устойчивостта на надраскване на полимерни покрития и пластмаси с помощта на инструментална машина за надраскване“.