آزمایش مواد سلولی صلب DIN 53423 - آزمایش خمش

استاندارد «DIN 53423 تست مواد سلولی صلب - تست خمش» که توسط موسسه استاندارد آلمان (DIN) منتشر شده است، نحوه انجام تست‌های خمش روی مواد سلولی صلب مانند فوم‌های صلب را شرح می‌دهد. این استاندارد به طور گسترده در برگه‌های اطلاعات مواد، به ویژه برای فوم‌های پلی اورتان (PU)، فوم‌های پلی متاکریل آمید (PMI)، فوم‌های ملامین و محصولات فوم صلب مشابه که در عایق‌کاری، ساخت و ساز، هوافضا، تخته‌های مدل‌سازی و مواد هسته کامپوزیتی استفاده می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آزمایش‌های قدیمی‌تر فوم سخت عموماً بر اساس این سری استاندارد DIN بودند، به عنوان مثال، DIN 53421 برای فشار و DIN 53423 برای خمش/انعطاف. امروزه، اکثر آزمایش‌های بین‌المللی به سمت استانداردهای بین‌المللی سازگار مانند موارد زیر تغییر جهت داده‌اند:

• EN ISO 1209 پلاستیک‌های سلولی صلب - تعیین خواص خمشی
• ISO 178 پلاستیک‌ها - تعیین خواص خمشی (این استاندارد در برخی زمینه‌ها برای فوم‌ها نیز تطبیق داده شده است)
• ASTM D790 روش‌های استاندارد آزمایش برای خواص خمشی پلاستیک‌های تقویت نشده و تقویت شده و مواد عایق الکتریکی

بسیاری از تولیدکنندگان مواد هنوز مقادیر استاندارد DIN 53423 را در برگه‌های اطلاعات فنی قدیمی‌تر برای مقایسه تاریخی یا به دلیل ارجاع گواهینامه‌ها/محصولات قدیمی‌تر به آنها، فهرست می‌کنند.

طبق استاندارد DIN 53423، آزمایش‌های خمش، رفتار نمونه‌های فوم صلب را تحت بارهای خمشی سه نقطه‌ای یا چهار نقطه‌ای، تا حد شکستگی یا تغییر شکل مشخص، تعیین می‌کنند. ویژگی‌های اساسی که معمولاً گزارش می‌شوند عبارتند از:

• مقاومت خمشی: معمولاً بر حسب N/mm2 یا MPa (تنش در نقطه شکست یا در یک انحراف خاص) بیان می‌شود.
• مدول خمشی: سختی در خمش، بر حسب نیوتن بر میلی‌متر مربع.

یک چیدمان تست معمولی به شرح زیر است:

• نمونه‌های میله‌ای مستطیلی شکل (ابعاد معمولاً 20 × 20 × 120 میلی‌متر یا مشابه)
• خمش سه نقطه‌ای با دهانه تکیه‌گاه مشخص و نرخ بارگذاری مشخص.
• اندازه‌گیری تا شکست یا کرنش مشخص شده.

فوم‌های سخت بسته به چگالی و نوعشان، تنوع گسترده‌ای از خود نشان می‌دهند:

• فوم‌های نصب/منبسط‌شونده پلی‌یورتان با چگالی کم: مقاومت خمشی تقریباً 0,7-7 نیوتن بر سانتی‌متر مربع.
• فوم‌های پلی‌یورتان سفت و سخت با چگالی بالا: مقاومت خمشی تقریباً 20-34 نیوتن بر میلی‌متر مربع.
• فوم‌های ساختاری PMI: مقادیر بسیار بالاتر، معمولاً در مقایسه با استانداردهای DIN 53423، ISO 1209 و ASTM D790.
• ورق‌های فوم: انواع معمول فوم‌های نمایشی/مدل‌سازی، مقاومت خمشی تقریباً ۲ تا ۴ نیوتن بر میلی‌متر مربع دارند.

این مقادیر اغلب در برگه‌های اطلاعات فنی فوم‌های عایق، هسته‌های ساندویچ پنل، فوم‌های قاب درب و مواد کامپوزیت یافت می‌شوند.

تا همین اواخر، سری استاندارد DIN 5342x ستون فقرات بسیاری از روش‌های توصیف فوم اروپایی را تشکیل می‌داد. حتی پس از کنار گذاشته شدن آن، این استاندارد همچنان یک نقطه مرجع قابل تشخیص هنگام مقایسه عملکرد مواد تاریخی یا خواندن گواهینامه‌ها یا اختراعات قدیمی است.

امروزه، اگر آزمایش پلاستیک‌های سلولی صلب مورد نیاز باشد، از استانداردهای زیر استفاده می‌شود:

• استانداردهای ISO 1209 یا EN ISO 1209 برای خواص خمش مستقیم فوم‌های سخت.
• آماده‌سازی نمونه، سرعت آزمایش و روش‌های محاسبه بسیار مشابه هستند.

به طور خلاصه، استاندارد DIN 53423 روشی برای تعیین رفتار خمشی مواد سلولی صلب مانند فوم های صلب ارائه می دهد. با این حال، از آنجایی که استاندارد DIN 53423 اکنون منسوخ شده است، استانداردهای بین المللی مانند ISO 1209-1 و ISO 1209-2 به عنوان جایگزین های مدرن پیشنهاد می شوند.

هدف اصلی استاندارد DIN 53423 ارزیابی مقاومت مواد سلولی صلب در برابر بارهای خمشی است. با اعمال نیروی کنترل شده به یک نمونه، این آزمایش تعیین می‌کند که ماده قبل از تغییر شکل یا شکستگی چه مقدار بار را می‌تواند تحمل کند.

این اطلاعات به تولیدکنندگان و محققان در زمینه‌های زیر کمک می‌کند:

• ارزیابی یکپارچگی ساختاری فوم‌های صلب
• مقایسه فرمولاسیون‌ها یا چگالی‌های مختلف فوم
• ارزیابی ثبات کیفیت در تولید
• برای تعیین مناسب بودن برای کاربردهای تحمل بار یا عایق کاری.

مواد معمول آزمایش شده عبارتند از:

• فوم‌های پلی‌یورتان سخت (PUR/PIR)
• فوم‌های پلی‌استایرن (EPS، XPS)
• فوم‌های فنولیک
• سایر پلاستیک‌های سلولی سفت و سخت که در عایق‌بندی یا سازه‌های ساندویچی استفاده می‌شوند.

استاندارد DIN 53423 از پیکربندی خمش سه نقطه‌ای استفاده می‌کند. اصل اساسی به شرح زیر است:

• یک نمونه آزمایشی مستطیلی در دو نقطه (تکیه‌گاه) تکیه‌گاه دارد.
• یک بار الکتریکی به مرکز نمونه اعمال می‌شود.
• نیرو باعث خم شدن نمونه می‌شود.

بار اعمال شده و تغییر شکل حاصل تا زمانی که یک انحراف یا شکستگی مشخص رخ دهد، ثبت می‌شوند. این روش، معیاری از رفتار خمشی یک ماده تحت تنش خمشی ارائه می‌دهد که برای مواد سلولی صلب که اغلب در کاربردهای دنیای واقعی تحت بارهای خمشی قرار می‌گیرند، بسیار مهم است.

این آزمایش معمولاً موارد زیر را الزامی می‌کند:

• دستگاه تست یونیورسال با بارگذاری کنترل‌شده (UTM)
• فیکسچر خمش سه نقطه‌ای با دماغه بارگذاری مرکزی و دو تکیه‌گاه
• سیستم اندازه‌گیری انحراف برای ثبت جابجایی.
• سیستم جمع‌آوری داده‌ها برای ثبت منحنی‌های بار-تغییرمکان

بار به تدریج با سرعت ثابت اعمال می‌شود و همزمان پاسخ نمونه نیز تحت نظر قرار می‌گیرد.

نمونه‌های مورد استفاده در آزمایش معمولاً دارای ویژگی‌های زیر هستند:

• شکل مستطیلی
• طول، عرض و ضخامت تعریف شده
• ساختار سلولی صاف و بدون آسیب در طول برش.

معمولاً برای اطمینان از تکرارپذیری نتایج، آماده‌سازی مناسب نمونه‌ها (دما و رطوبت) قبل از آزمایش ضروری است.

یک روش آزمایش ساده شامل موارد زیر است:

• آماده‌سازی نمونه: نمونه‌ها به ابعاد مشخص برش داده می‌شوند. آن‌ها تحت شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده قرار می‌گیرند.
• مونتاژ نمونه: نمونه بین دو تکیه‌گاه دستگاه خمش قرار می‌گیرد.
• بارگذاری: نیرو با سرعت ثابت به مرکز نمونه اعمال می‌شود.
• اندازه‌گیری: بار و انحراف در طول آزمایش ثبت می‌شوند.
• شکستگی یا انحراف هدف: آزمایش تا زمانی که نمونه دچار شکستگی شود یا به تغییر شکل مشخصی برسد، ادامه می‌یابد.

آزمایش خمش امکان تعیین پارامترهای زیر را فراهم می‌کند:

• بار خمشی در لحظه شکست
• بار در انحراف مشخص شده
• منحنی بار-انحراف
• سختی خمشی نسبی

این مقادیر به توصیف رفتار مکانیکی پلاستیک‌های سلولی صلب، به ویژه در کاربردهایی که تنش‌های خمشی رخ می‌دهد، کمک می‌کنند.

استاندارد DIN 53423 دیگر معتبر نیست و تا حد زیادی با استانداردهای بین‌المللی زیر جایگزین شده است:

• ISO 1209-1 آزمون خمش پایه برای پلاستیک‌های سلولی صلب.
• ISO 1209-2 تعیین مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته.

این استانداردها روش‌های جامع‌تری از جمله محاسبه مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته با استفاده از سیستم خمش سه نقطه‌ای ارائه می‌دهند.

سال‌هاست که سازمان ما با کادری متخصص و باتجربه، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات تست پیشرفته مورد نیاز آنها را ارائه می‌دهد و در ایجاد، پیاده‌سازی و بهبود سیستم‌های مدیریتی به آنها کمک می‌کند. در این چارچوب، ما همچنین خدمات تست مطابق با استاندارد DIN 53423 ارائه می‌دهیم.