ASTM D3763-15 Standardowa metoda badania właściwości przebicia przy dużej prędkości tworzyw sztucznych przy użyciu czujników obciążenia i przemieszczenia

Norma „ASTM D3763-15 Standardowa metoda badania właściwości przebicia tworzyw sztucznych przy dużej prędkości z wykorzystaniem czujników obciążenia i przemieszczenia” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania służącą do określania właściwości przebicia sztywnych tworzyw sztucznych przy różnych prędkościach testowych. Dane testowe uzyskane tą metodą są istotne i nadają się do wykorzystania w projektowaniu inżynieryjnym.

Dla celów niniejszej normy obowiązują terminy i definicje podane w „ASTM D883-22 Standardowa terminologia dla tworzyw sztucznych” i „ASTM D1600-18 Standardowa terminologia skróconych terminów dla tworzyw sztucznych”.

Niniejsza metoda badawcza została opracowana przede wszystkim w celu określenia reakcji obciążenia i odkształcenia tworzyw sztucznych przy prędkościach uderzenia w warunkach odkształcenia wieloosiowego. Ta metoda badawcza pozwala również zmierzyć wrażliwość materiału na prędkość uderzenia.

Wielokierunkowa reakcja na uderzenie, choć częściowo zależna od grubości, nie zawsze wykazuje liniową korelację z grubością próbki. W związku z tym, jeżeli dla danego materiału nie ustalono konkretnych wzorów odpowiedzi i grubości, wyniki należy porównywać wyłącznie dla próbek o zasadniczo takiej samej grubości.

W przypadku wielu materiałów mogą istnieć specyfikacje wymagające użycia tej metody testowej, ale mogą istnieć pewne zmiany proceduralne, które mają pierwszeństwo w zapewnieniu zgodności ze specyfikacją. W związku z tym zaleca się zapoznanie się ze specyfikacją materiału przed zastosowaniem tej metody badawczej.

Maszyna używana w testach musi składać się z dwóch zespołów: jednego stałego i drugiego napędzanego odpowiednią metodą (siłą hydrauliczną, pneumatyczną, mechaniczną lub grawitacyjną) w celu uzyskania wymaganej prędkości uderzenia.

• Zespół zacisku składa się z dwóch równoległych sztywnych płyt, każda z otworem o średnicy 76,0 mm plus/minus 3,0 mm w środku. Krawędzie otworów należy zaokrąglić, stosując promień 0,8 mm plus/minus 0,4 mm. Należy zastosować wystarczającą siłę (mechaniczną, pneumatyczną lub hydrauliczną), aby zapobiec wyślizgnięciu się próbki z zacisku podczas uderzenia.
• Zespół tłoka składa się ze stalowego pręta o średnicy 12,70 mm plus/minus 0,13 mm z półkulistym końcem o tej samej średnicy, umieszczonym prostopadle i wyśrodkowanym w otworze zacisku.
• Wymiary podane w niniejszej normie muszą być zgodne ze standardową geometrią. Jeżeli zastosowano inne rozmiary tłoka lub otworu, należy je zaznaczyć w raporcie. Nie ustalono korelacji pomiędzy różnymi geometriami.
• Układ pomiaru obciążenia składa się z ogniwa wagowego o odpowiednio wysokiej częstotliwości rezonansowej, które wraz z siecią kalibracyjną służy do regulacji czułości obciążenia.
• Układ pomiaru przemieszczenia tłoka jest sposobem monitorowania przemieszczenia ruchomego zespołu podczas ładowania i pełnej penetracji próbki. Można to osiągnąć stosując odpowiedni przetwornik lub potencjometr podłączony bezpośrednio do układu. Do pomiaru przemieszczenia można również stosować systemy fotograficzne i optyczne. Alternatywnie, przemieszczenie można obliczyć jako funkcję prędkości i całkowitej dostępnej energii w momencie początkowego uderzenia, wraz ze wzrostem obciążenia w funkcji czasu, przy użyciu mikroprocesora. Niektóre maszyny wykorzystują akcelerometr, którego wyniki służą do obliczania obciążenia i przemieszczenia.
• Do wyświetlania i rejestrowania danych pochodzących z układów pomiaru obciążenia i przemieszczenia można używać dowolnego urządzenia wyświetlającego i rejestrującego, pod warunkiem, że jego charakterystyka reakcji wystarcza do przedstawienia wykrytych danych z minimalnymi zniekształceniami. Rejestrator rejestruje jednocześnie obciążenie i przemieszczenie. Najbardziej prymitywnym urządzeniem jest oscyloskop elektronopromieniowy z kamerą. Podejście to wymaga również polarymetru lub innego odpowiedniego urządzenia, które może zmierzyć obszar pod śladem przemieszczenia obciążenia zdarzenia z dokładnością 65 procent. Bardziej zaawansowane systemy są dostępne w sprzedaży. Wiele z nich polega na komputerowej redukcji danych i automatycznym generowaniu wyników.

Próbki muszą być na tyle duże, aby dało się je odpowiednio chwycić zaciskiem. Zasadniczo minimalny wymiar boczny powinien być co najmniej o 13 mm większy od średnicy otworu w zacisku. Próbki mogą być wycinane z blachy formowanej wtryskowo, wytłaczanej lub formowanej tłocznie, bądź odlewane lub formowane na wymiar.

Jeżeli w umowie lub stosownej specyfikacji materiałowej ASTM nie określono inaczej, próbki do badań kondycjonuje się zgodnie z procedurą A normy ASTM D618. Tolerancje temperatury i wilgotności muszą być zgodne z niniejszą normą oraz normą ASTM D618, chyba że w umowie lub odpowiedniej specyfikacji materiałowej ASTM określono inaczej. Testy wykonuje się w takiej samej temperaturze i wilgotności, jakie są stosowane podczas kondycjonowania, z tolerancjami zgodnymi z niniejszą normą. Kondycjonując materiał przy zadanej szybkości testu i zmieniając temperaturę testu w kontrolowany sposób, można określić temperaturę, w której następuje przejście od ciągliwości do kruchości w przypadku większości tworzyw sztucznych.

Aby umożliwić wysoką przepustowość w temperaturze otoczenia poza zakresem testów automatycznych, często zachodzi konieczność układania próbek w kolumnie bez przepływu powietrza między nimi. Aby zapewnić zgodność z normą ASTM D618, konieczne jest określenie czasu potrzebnego na osiągnięcie stanu równowagi dla danego materiału. Termoparę można umieścić w środku stosu próbek, którego wysokość jest równa jego minimalnej szerokości. Określono czas osiągnięcia równowagi w pożądanej temperaturze badania.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi testowe świadczone są również przedsiębiorstwom zgodnie z normą „ASTM D3763-15 Standardowa metoda testowania właściwości przebicia przy dużej prędkości tworzyw sztucznych z wykorzystaniem czujników obciążenia i przemieszczenia”.