Стандартен метод за изпитване на линейно термично разширение на твърди материали ASTM E831-19 чрез термомеханичен анализ

Стандартен метод за изпитване на линейно термично разширение на твърди материали ASTM E831-19 чрез термомеханичен анализ

Стандартът „ASTM E831-19 Стандартен метод за изпитване на линейно термично разширение на твърди материали чрез термомеханичен анализ“, публикуван от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва метод за изпитване за определяне на техническия коефициент на линейно термично разширение на твърди материали, използвайки техники за термомеханичен анализ. Този метод на изпитване е приложим за твърди материали, които показват достатъчна твърдост в целия температурен диапазон на изпитване, така че сензорната сонда да не вдлъбва пробата. Препоръчителната долна граница на коефициента на линейно термично разширение, измерен по този метод на изпитване, е 5 µm/(m градус). Методът на изпитване може да се използва при по-ниски (или отрицателни) нива на разширение с по-малка точност и чувствителност. Този метод на изпитване е приложим за температурния диапазон от минус 120 градуса до плюс 900 градуса. Температурният диапазон може да бъде допълнително разширен в зависимост от използваните инструменти и калибровъчни материали.

Стандартен метод за изпитване на линейно термично разширение на твърди материали ASTM E831-19 чрез термомеханичен анализ

Всички термини и определения, дадени в стандартите „ASTM E473-21a Стандартна терминология за термичен анализ и реология“ и „ASTM E1142-11 Стандартна терминология за термофизични свойства“, са валидни за този метод на изпитване, включително термини за термичен анализ, коефициент на линейно термично разширение, термодилатометрия и термомеханичен анализ. Освен това, средният коефициент на линейно термично разширение, промяната в дължината спрямо дължината на пробата при околна температура, изразява промяната в единичната температура, определена от средната температура на температурния диапазон на измерване.

Този метод на изпитване използва термомеханичен анализатор или подобно устройство за определяне на линейното термично разширение на твърди материали, когато са подложени на постоянна скорост на нагряване. Промяната в дължината на пробата се записва електронно като функция на температурата. Коефициентът на линейно термично разширение може да се изчисли от тези записани данни.

Коефициентите на линейно термично разширение се използват например за целите на проектирането и за определяне дали ще възникне разрушаване поради термично напрежение, когато твърдо тяло, съставено от два различни материала, е подложено на температурни промени. Този метод на изпитване е сравним със стандарта „ASTM D3386-00 Стандартен метод за изпитване на коефициент на линейно термично разширение на електроизолационни материали“ за изпитване на електроизолационни материали, но обхваща по-обща група твърди материали и определя условията на изпитване по-конкретно. Този метод за изпитване използва по-малка проба и значително различна апаратура от методите за изпитване, определени в стандартите ASTM E228-22 и ASTM D696-16. Този метод на изпитване може да се използва в научни изследвания, приемане на спецификации, съответствие с регулаторните изисквания и осигуряване на качеството.

В тези тестове се използват устройства за термомеханичен анализ. Този инструмент, необходим за осигуряване на минимални термомеханични аналитични или термодилатометрични възможности за този метод на изпитване, включва:

  • Твърд държач за проба: Изработен от инертен материал с нисък коефициент на разширение, за центриране на пробата в пещта и за механично закрепване на пробата към основата.
  • Твърда сонда за разширение: Инертен материал с нисък коефициент на разширение, който влиза в контакт със сила на натиск, приложена върху пробата.
  • Сензорен елемент: Линеен с минимален обхват от 50 mm за измерване на изместване на твърдата разширителна сонда до плюс/минус 2 nm, причинено от промени в дължината на пробата.
  • Датчик за тегло или сила: За генериране на постоянна сила от 1 mn до 100 mn (0,1 g до 10 g), приложена към пробата чрез твърда разширителна сонда.
  • Фурна: Способна да осигури равномерно контролирано нагряване (охлаждане) на проба до постоянна температура или с постоянна скорост между 2 градуса/мин и 10 градуса/мин, в приложимия температурен диапазон от минус 150 градуса до плюс 1000 градуса.
  • Регулатор на температурата: Изотермично температурно устройство, способно да изпълнява специфична температурна програма чрез управление на пещта между избрани температурни граници със скорост на промяна на температурата между 2 градуса/мин и 10 градуса/мин, фиксирана на плюс/мин 0,1 градуса/мин или фиксирана на плюс/мин 0,5 градуса.
  • Температурен сензор: Може да бъде прикрепен към пробата, в контакт с нея или да бъде поставен в непосредствена близост до пробата и може да показва температура с точност до плюс/минус 0,5 градуса.
  • Средство за поддържане на среда около проба от инертен газ със скорост на продухване с газ от 10 mL/min до 50 mL/min. Обикновено се използва азот, аргон или хелий с чистота над 99%, когато окислението във въздуха е проблем. Ако не се изследва влиянието на влажността, се препоръчва използването на сух продухващ газ, което е необходимо за работа при температури под околната среда.
  • Устройство за събиране на данни: Да осигури средство за събиране, съхраняване и показване на измерени или изчислени сигнали, или и двете. Минималните изходни сигнали, необходими за термомеханичен анализ, са промяна в линейния размер, температурата и времето.

Охлаждащ капацитет е необходим и при тестовете, за да се поддържа температурата на пробата под околната (ако ще се правят измервания под околната температура) или да се ускори охлаждането на пробата от повишени температури.

Пробите трябва да са с дължина между 2 mm и 10 mm и да имат прави, успоредни краища до плюс/минус 7 µm. Страничните размери не трябва да надвишават 25 мм. Могат да се използват мостри с други размери, но размерите трябва да бъдат посочени. Наблюдавано е, че това ниво на плоскост и паралелизъм не може да бъде постигнато при някои материали. Пробите, които не отговарят на тези изисквания, могат да доведат до повишена загуба на чувствителност. Пробите обикновено се измерват в полученото състояние. Ако преди изпитването пробата е била подложена на термична или механична обработка, това трябва да бъде отбелязано в протокола. Някои материали, особено композитните, може да изискват термична обработка, за да се кондиционира пробата преди изпитване, за да се отстранят напреженията или деформациите. Всяка такава термична обработка трябва да бъде включена в доклада.

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 E831-19 Стандартен метод за изпитване на линейно термично разширение на твърди материали чрез термомеханичен анализ“.

WhatsApp