ISO 19252 Tworzywa sztuczne - Oznaczanie właściwości zarysowania

Norma „ISO 19252 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie odporności na zarysowania” opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) opisuje metodę określania odporności tworzyw sztucznych na zarysowania w określonych warunkach. Metoda ta polega na tworzeniu zarysowania poprzez przesuwanie sztywnego narzędzia (końcówki do zarysowania) o określonej geometrii po powierzchni próbki testowej przy określonych warunkach obciążenia i prędkości, a następnie ocenie wyniku.

Metodę tę stosuje się do badania zachowania określonych typów próbek w zdefiniowanych warunkach zarysowania oraz do klasyfikowania typów zarysowań próbek w ramach ograniczeń określonych w warunkach testu. Można go również wykorzystać do określenia danych porównawczych dla różnych typów materiałów za pomocą mapy zarysowań, na której typy zachowań zarysowań dla każdego zestawu obciążeń testowych i warunków testowania prędkości testowej są określane za pomocą podstawowej metody badania stałego obciążenia, a także za pomocą tzw. krytycznego obciążenia normalnego określanego za pomocą alternatywnej metody badania obciążenia liniowo rosnącego.

Metodę tę można stosować w przypadku niepowlekanych i niepolerowanych materiałów do formowania tworzyw termoplastycznych oraz materiałów do formowania tworzyw utwardzanych termicznie. Określa również preferowane wymiary i preferowaną geometrię końcówki rysującej dla próbki testowej.

Dla celów niniejszej normy stosuje się następujące terminy i definicje.

• Zarysowanie oznacza uszkodzenie spowodowane przez twarde narzędzie (zadrapanie końcówki) przesuwane po powierzchni próbki testowej w określonych warunkach geometrii końcówki, obciążenia testowego i prędkości testowej. Termin powierzchnia używany w tej definicji odnosi się do powierzchni makroskopowej, a nie do mikroskopowej powierzchni testowej.
• Obciążenie testowe odnosi się do schematycznego przedstawienia obciążenia zarysowującego przyłożonego prostopadle do próbki testowej przez końcówkę zarysowującą podczas testu.
• Prędkość testu odnosi się do względnej szybkości przemieszczenia pomiędzy końcówką zarysowującą a próbką testową w trakcie testu.
• Siła zarysowania to siła pozioma pomiędzy końcówką zarysowującą i badaną próbką w dowolnym momencie trwania testu.
• Przemieszczenie końcówki rysiącej to pionowe przemieszczenie końcówki rysiącej względem powierzchni badanej próbki w dowolnym momencie trwania testu.
• Odległość zarysowania to odległość pozioma pokonywana przez końcówkę zarysowującą względem badanej próbki w dowolnym momencie trwania testu.
• Zachowanie się linii to rodzaj odkształcenia materiału pod wpływem końcówki linii. Zachowania polegające na drapaniu można podzielić na trzy typy: oranie, klinowanie i strzyżenie.
• W przypadku zachowania się zarysowania, opór jest siłą zarysowania podczas testu, a przemieszczenie końcówki zarysowania jest stałe wzdłuż odległości zarysowania. Powierzchnia rysy jest gładka na całej długości, a nie szorstka. Dopuszczalny jest niewielki, wewnętrzny poziom oscylacji sygnału epizodycznego (mniejszy niż 3 N w przypadku siły liniowej i 10 µm w przypadku przemieszczenia końcówki).
• Klinowanie to zachowanie polegające na zarysowaniu, w którym siła zarysowania lub przemieszczenie końcówki zarysowania ulega oscylacjom, co powoduje odpowiednie zwiększenie rzeczywistej odległości pokonywanej przez końcówkę zarysowania podczas testu. Zarysowana powierzchnia wykazuje ciągły, ząbkowany lub klinowaty wzór i występuje zjawisko drgań ciernych.
• Ścinanie to zachowanie się zarysowania, w którym siła zarysowania lub przemieszczenie końcówki zarysowania zmienia się losowo, co powoduje odpowiedni wzrost rzeczywistej odległości pokonywanej przez końcówkę zarysowania podczas testu. Podczas testu z powierzchni odcinane są wióry.
• Krytyczne obciążenie normalne to minimalne obciążenie normalne, przy którym następuje klinowanie lub ścinanie (w zależności od tego, co wystąpi pierwsze) przy danej prędkości testowej.

Standardową próbkę testową nacina się za pomocą sztywnej końcówki, która przykłada obciążenie prostopadle do próbki testowej i przesuwa się wzdłuż powierzchni ze stałą prędkością wzdłuż linii środkowej próbki testowej. Podczas zarysowywania mierzone i rejestrowane są w sposób ciągły siła pozioma między końcówką zarysowującą a badaną próbką, przemieszczenie pionowe końcówki zarysowującej oraz odległość zarysowania. Uzyskane w ten sposób wykresy siły zarysowania/odległości zarysowania i przemieszczenia końcówki/odległości zarysowania opisują zachowanie się badanej próbki podczas zarysowania.

Stosując podstawową metodę testu stałego obciążenia, można określić rodzaj zachowania się zarysowań dla zestawu warunków testowych (obciążenie i prędkość) i wyrazić go w postaci tzw. mapy zarysowań. Stosując alternatywną metodę liniowego zwiększania obciążenia testowego, można określić krytyczne obciążenie normalne przy danej prędkości testowej. Zmiany nachylenia lub skoki na krzywej siły zarysowania/odległości zarysowania wskazują na przejście od jednego typu zachowania się zarysowania do innego.

Jako próbki stosuje się wielozadaniowe próbki testowe typu A określone w normie ISO 3167. Próbki do badań powinny być formowane wtryskowo bezpośrednio zgodnie z normami ISO 294-1 lub ISO 10724-1, w warunkach określonych w odpowiedniej normie dotyczącej badanego materiału. Próbki powinny być odpowiednio oznaczone poza obszarem testowym, aby wskazać kierunek przepływu stopu, konkretną komorę, z której pochodzi próbka (w przypadku stosowania formy wielokomorowej) oraz stronę formy, na której formowana jest konkretna powierzchnia próbki (strona płyty komory lub strona płyty stałej). Niektóre rodzaje materiałów mogą wykazywać odmienne zachowania w zakresie zarysowań, zależnie od powierzchni badanej próbki i kierunku płynięcia stopu. Podczas przygotowywania próbek niezwykle istotne jest zachowanie ścisłej kontroli wszystkich warunków, aby mieć pewność, że wszystkie próbki testowe znajdują się w takim samym stanie.

Próbek testowych nie należy zginać. Powierzchnie i krawędzie muszą być wolne od zarysowań, wgnieceń, zagłębień, zadziorów i innych wad. Zgodność próbek do badań z tymi wymaganiami należy sprawdzić za pomocą obserwacji wizualnej przy użyciu prostych krawędzi, kątowników i płaskich płytek oraz poprzez pomiar wymiarów (grubości i szerokości) przekroju prostopadłościanu z dokładnością do 0,01 mm. Próbki wykazujące mierzalne lub obserwowalne odchylenia od któregokolwiek z tych wymagań muszą zostać odrzucone. W przypadku próbek formowanych wtryskowo nie ma konieczności mierzenia wymiarów każdej próbki. Wystarczy zmierzyć jedną próbkę z każdego zestawu. W przypadku stosowania form wielogniazdowych mierzone są wymiary jednej próbki z każdej komory. Jeżeli różnica wielkości gniazd formy wynosi więcej niż 0,02 mm, próbki z każdego gniazda należy traktować jako oddzielne partie.

Jeśli podczas jednego testu występuje tylko jeden rodzaj zarysowania, to do określenia rodzaju zarysowania wymagany jest pojedynczy okaz dla każdego zestawu warunków testowych. Jeżeli podczas jednego testu wystąpi więcej niż jeden rodzaj drapania, dla każdego zestawu warunków testowych wymagane są trzy próbki. Aby uzyskać mapę zarysowań, zaleca się zastosowanie co najmniej 25 różnych zestawów warunków testowych (np. pięciu różnych stałych obciążeń testowych i pięciu różnych prędkości testowych). Aby określić krytyczne obciążenie normalne, dla każdego zestawu warunków testowych, tj. dla każdej prędkości testowej, wymagane są trzy próbki.

Jeżeli w odpowiedniej normie nie określono inaczej lub jeżeli stosowne strony nie uzgodniły inaczej, próbki należy kondycjonować przez co najmniej 291 godzin w jednej ze standardowych atmosfer określonych w normie ISO 16.

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 świadczone są również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „ISO 19252 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie odporności na zarysowania”.