ISO 178 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości zginających

ISO 178 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości zginających

Norma „ISO 178 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości zginania”, opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), opisuje metodę określania właściwości zginania sztywnych i półsztywnych tworzyw sztucznych w określonych warunkach. Norma ta definiuje preferowaną próbkę do badań i zawiera parametry dla alternatywnych rozmiarów próbek do zastosowania w stosownych przypadkach. Do normy dodano również zakres prędkości badania.

ISO 178 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości zginających

Metodę tę stosuje się do badania zginania próbek testowych oraz do określania wytrzymałości na zginanie, modułu sprężystości przy zginaniu i innych aspektów zależności naprężenia lub odkształcenia przy zginaniu w określonych warunkach. Metodę tę stosuje się do belki swobodnie podpartej, obciążonej w połowie rozpiętości (test obciążenia trójpunktowego).

Metodę tę można stosować do następującego zakresu materiałów:

  • Materiały termoplastyczne do formowania, wytłaczania i odlewania oraz sztywne płyty termoplastyczne, w tym mieszanki wypełnione i wzmocnione, a także typy niewypełnione
  • Materiały formowane termoutwardzalnie i płyty termoutwardzalne, w tym mieszanki wypełnione i wzmocnione.

Zgodnie z normami ISO 10350-1 i ISO 10350-2, norma ta ma zastosowanie do kompozytów wzmacnianych włóknami o długości włókien do 7,5 mm przed przetworzeniem. Norma ISO 14125 ma zastosowanie do materiałów wzmacnianych długimi włóknami (laminatów) o długości włókien co najmniej 7,5 mm.

Opisana metoda nie nadaje się do stosowania w przypadku sztywnych materiałów komórkowych ani struktur warstwowych zawierających materiał komórkowy. W takich przypadkach można zastosować normy ISO 1209-1 i ISO 1209-2. W przypadku niektórych rodzajów tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami tekstylnymi stosuje się czteropunktową próbę zginania. Metoda ta jest opisana w normie ISO 14125.

Metodę tę wykonuje się z użyciem próbek pobranych z centralnej części standardowej, wielofunkcyjnej próbki do badań (ISO 20753), które mogą być formowane do określonych wymiarów, lub z gotowych lub półproduktów, takich jak wypraski, laminaty lub wytłaczane lub odlewane arkusze. Metoda określa preferowane wymiary próbki do badań. Badania przeprowadzone na próbkach o różnych rozmiarach lub na próbkach przygotowanych w różnych warunkach mogą dawać nieporównywalne wyniki. Na wyniki mogą wpływać również inne czynniki, takie jak prędkość badania i kondycjonowanie próbki. W szczególności w przypadku formowanych wtryskowo polimerów półkrystalicznych grubość zorientowanej warstwy powierzchniowej, która zależy od warunków formowania, wpływa również na właściwości zginające. Metoda ta nie nadaje się do określania parametrów projektowych, ale może być stosowana w badaniach materiałowych i jako test kontroli jakości.

Zasadniczo, próbka o przekroju prostokątnym, spoczywająca na dwóch podporach, jest odkształcana za pomocą krawędzi obciążającej działającej na próbkę w punkcie środkowym podpór. Próbka jest zatem odkształcana ze stałą prędkością w połowie rozwarcia, aż do momentu pęknięcia na zewnętrznej powierzchni próbki lub osiągnięcia maksymalnego odkształcenia 5%, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej. Podczas tego procesu mierzona jest siła przyłożona do próbki i wynikające z niej ugięcie próbki w połowie rozwarcia.

Niniejsza norma opisuje dwie metody. Metoda A wykorzystuje prędkość odkształcania 1%/min przez cały czas trwania badania. Metoda B wykorzystuje dwie różne prędkości odkształcania: 1%/min do określania modułu sprężystości przy zginaniu oraz 5%/min lub 50%/min, w zależności od ciągliwości materiału, do określania pozostałej części krzywej naprężenie-odkształcenie przy zginaniu.

Podane powyżej szybkości odkształcania należy interpretować jako szybkości nominalne. Nominalne szybkości testowania oblicza się za pomocą wzoru podanego w normie. Najbardziej odpowiednie ustawienia maszyny wybiera się z tabeli podanej w normie.

W przypadku materiałów wykazujących nieliniowe zachowanie naprężeń lub odkształceń, właściwości zginające mają charakter wyłącznie nominalny. Podane wzory wyprowadzono przy założeniu liniowej sprężystości i obowiązują one dla ugięć niewielkich w porównaniu z grubością próbki. Dla preferowanej próbki o wymiarach 80 mm x 10 mm x 4 mm, przy konwencjonalnym odkształceniu zginającym 3,5% i stosunku rozpiętości do grubości 16, ugięcie wynosi 1,5 godziny. Próby zginania są bardziej odpowiednie dla twardych i kruchych materiałów, które wykazują niewielkie ugięcie przy zerwaniu, niż dla materiałów bardzo miękkich i ciągliwych.

Maszyna wytrzymałościowa musi spełniać normy ISO 7500-1 i ISO 9513 oraz wymagania określone w tych normach. Ponadto maszyna wytrzymałościowa musi być zdolna do utrzymania prędkości testowej określonej w tabeli.

Normę ISO 178 uważa się za ważną z następujących powodów:

  • Określa podstawowe właściwości mechaniczne: Zapewnia ilościowy pomiar tworzywa sztucznego:
    • Wytrzymałość na zginanie: naprężenie, przy którym materiał pęka podczas zginania.
    • Moduł sprężystości przy zginaniu: sztywność materiału przy zginaniu.
    • Odkształcenie przy zginaniu: odkształcenie przed pęknięciem.

Mają one duże znaczenie dla projektowania inżynieryjnego, doboru materiałów i kontroli jakości.

  • Zapewnia spójność międzybranżową: Korzystanie ze standardowego testu, takiego jak ten, zapewnia:
    • Producenci, inżynierowie i kupujący mówią tym samym językiem.
    • Wyniki są porównywalne w skali globalnej, co zwiększa przejrzystość i zaufanie.
  • Norma ta kieruje projektowaniem produktów: materiały o wyższym module sprężystości przy zginaniu są sztywniejsze i bardziej odporne na zginanie. Norma ta ma kluczowe znaczenie w tych obszarach, a projektanci wykorzystują dane z normy ISO 178 do wyboru tworzyw sztucznych spełniających wymagania dotyczące właściwości użytkowych.
    • Części samochodowe
    • Elementy konstrukcyjne
    • Obudowy elektroniki użytkowej
  • Wspiera zapewnienie jakości oraz prace badawczo-rozwojowe: Norma ta jest stosowana w:
    • Rozwój produktu: testowanie prototypów i nowych formulacji tworzyw sztucznych.
    • Zapewnienie jakości: sprawdzenie, czy każda partia produkcyjna jest zgodna ze specyfikacjami.
    • Analiza uszkodzeń: zrozumienie w jaki sposób i dlaczego część plastikowa ulega uszkodzeniu.

W rezultacie norma ISO 178 jest niezbędna do oceny zachowania się tworzyw sztucznych przy zginaniu, stając się podstawowym elementem badania materiałów z tworzyw sztucznych, walidacji projektów i kontroli jakości przemysłowej.

Nasza organizacja, która od lat wspiera przedsiębiorstwa z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ISO 178 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości zginających.

WhatsApp