ASTM E831-19 Стандарден метод за тестирање за линеарно термичко ширење на цврсти материјали со термомеханичка анализа

Стандардот „ASTM E831-19 Стандарден метод за тестирање на линеарно термичко ширење на цврсти материјали со термомеханичка анализа“ објавен од Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM) опишува метод за тестирање за одредување на техничкиот коефициент на линеарно термичко ширење на цврсти материјали со користење на техники на термомеханичка анализа. Овој метод на тестирање е применлив за цврсти материјали кои покажуваат доволна тврдост во целиот опсег на температурата на тестирање, така што сензорската сонда не го вдлабнува примерокот. Препорачаната долна граница на коефициентот на линеарно термичко ширење мерено со овој метод на тестирање е 5 µm/(m степен). Методот на тестирање може да се користи на пониски (или негативни) нивоа на експанзија со помала точност и чувствителност. Овој метод на тестирање е применлив за температурен опсег од минус 120 степени до плус 900 степени. Температурниот опсег може дополнително да се прошири во зависност од инструментите и материјалите за калибрација што се користат.

Сите термини и дефиниции дадени во стандардите „ASTM E473-21a Стандардна терминологија за термичка анализа и реологија“ и „ASTM E1142-11 Стандардна терминологија за термофизички својства“ важат за овој метод на тестирање, вклучувајќи ги термините за термичка анализа, коефициентот на линеарно термичко ширење, термодилатометријата и термомеханичката анализа. Покрај тоа, просечниот коефициент на линеарно термичко ширење, промената на должината во однос на должината на примерокот на собна температура, ја изразува промената на единечната температура дефинирана со средната температура на опсегот на мерење на температурата.

Овој метод на тестирање користи термомеханички анализатор или сличен уред за да се одреди линеарното термичко ширење на цврстите материјали кога се подложени на константна брзина на загревање. Промената на должината на примерокот се евидентира електронски како функција на температурата. Коефициентот на линеарно термичко ширење може да се пресмета од овие снимени податоци.

Коефициентите на линеарно термичко ширење се користат, на пример, за цели на дизајнирање и за да се утврди дали ќе се појави дефект поради термички стрес кога цврсто тело составено од два различни материјали е подложено на температурни промени. Овој метод на тестирање е споредлив со стандардот „ASTM D3386-00 Стандарден метод на тестирање за коефициент на линеарно термичко ширење на електрични изолациски материјали“ за тестирање на електрични изолациски материјали, но опфаќа поопшта група на цврсти материјали и поконкретно ги дефинира условите за тестирање. Овој метод на тестирање користи помал примерок и значително различен апарат од методите за тестирање дефинирани во стандардите ASTM E228-22 и ASTM D696-16. Овој метод на тестирање може да се користи во истражување, прифаќање на спецификации, усогласеност со регулативите и обезбедување на квалитет.

Во овие тестови се користат уреди за термомеханичка анализа. Овој инструмент потребен за обезбедување минимална термомеханичка аналитичка или термодилатометриска способност за овој метод на тестирање вклучува:

• Цврст држач за примероци: Направен од инертен материјал со низок коефициент на експанзија за центрирање на примерокот во печката и за механичко прицврстување на примерокот на основата.
• Цврста сонда за експанзија: Инертен материјал за експанзија со низок коефициент кој доаѓа во контакт со сила на притисок применета на примерокот.
• Сензорски елемент: Линеарен со минимален опсег од 50 mm за мерење на поместување на цврстата сонда за експанзија до плус/минус 2 nm предизвикано од промени во должината на примерокот.
• Претворач за тежина или сила: За да се произведе константна сила од 1 mn до 100 mn (0,1 g до 10 g) применета на примерокот преку цврста сонда за експанзија.
• Рерна: Способна за обезбедување рамномерно контролирано загревање (ладење) на примерок до константна температура или со константна брзина помеѓу 2 степени/мин и 10 степени/мин, во применливиот температурен опсег од минус 150 степени до плус 1000 степени.
• Контролер на температура: Изотермален уред за температура способен за извршување на специфична температурна програма со работа на печката помеѓу избрани температурни граници со стапка на промена на температурата помеѓу 2 степени/мин и 10 степени/мин, фиксирана на плус/минус 0,1 степени/мин или фиксирана на плус/минус 0,5 степени.
• Сензор за температура: Може да се прикачи на примерокот, да биде во контакт со него или репродуктивно да се постави во непосредна близина на примерокот и може да покажува температура до плус/минус 0,5 степени.
• Начин за одржување на средина околу примерок од инертен гас со брзина на прочистување на гасот од 10 mL/мин до 50 mL/мин. Општо земено, повеќе од 99 проценти чист азот, аргон или хелиум се користи кога оксидацијата во воздухот е проблем. Доколку не треба да се испитаат ефектите врз влажноста, се препорачува употреба на сув гас за чистење, кој е потребен за работа на температури под амбиентот.
• Уред за собирање податоци: Да обезбеди средство за собирање, складирање и прикажување на измерени или пресметани сигнали, или и двете. Минималните излезни сигнали потребни за термомеханичка анализа се промена во линеарната димензија, температурата и времето.

Капацитетот за ладење е исто така потребен во тестовите за одржување на температурата на примерокот под амбиентот (доколку треба да се прават мерења под амбиентот) или за забрзување на ладењето на примерокот од покачени температури.

Примероците треба да бидат долги помеѓу 2 mm и 10 mm и да имаат прави, паралелни краеви до плус 7 минус 25 µm. Латералните димензии не смеат да надминат 10 mm. Може да се користат примероци од други големини, но димензиите мора да се наведат. Забележано е дека ова ниво на рамномерност и паралелизам не може да се постигне кај некои материјали. Примероците што не ги исполнуваат овие барања може да резултираат со зголемено губење на чувствителноста. Примероците генерално се мерат како што се примени. Доколку на примерокот му е применета некаква топлинска или механичка обработка пред тестирањето, тоа треба да се забележи во извештајот. Некои материјали, особено композитите, може да бараат термичка обработка за да се кондиционира примерокот пред тестирањето со цел да се отстранат напрегањата или дисторзиите. Секој таков термички третман треба да биде вклучен во извештајот.

Нашата организација, која со години се обидува да ги поддржи бизнисите од секој сектор со широк спектар на студии за тестирање, мерење, анализа и евалуација што ги спроведува, има силен персонал кој внимателно ги следи случувањата во светот во областа на науката и технологијата и постојано се подобрува. Во овој контекст, услугите за тестирање се обезбедуваат и за бизнисите во согласност со стандардот „ASTM E831-19 Стандарден метод за тестирање за линеарно термичко ширење на цврсти материјали со термомеханичка анализа“.