ASTM D7027-20 Стандартный метод испытаний для оценки стойкости к царапанию полимерных покрытий и пластиков с использованием инструментированной царапающей машины

Стандарт «ASTM D7027-20 Стандартный метод испытаний для оценки стойкости полимерных покрытий и пластиков к царапанию с использованием инструментальной царапающей машины», опубликованный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод лабораторных испытаний, в котором для получения и измерения повреждений поверхности в контролируемых условиях используется инструментальная царапающая машина. Этот метод испытаний позволяет охарактеризовать устойчивость полимеров к царапанию путем измерения нескольких важных параметров материала. Процесс запуска отрисовки и сбора данных автоматизирован, чтобы избежать влияния пользователя, которое может повлиять на результаты.

Для целей настоящего стандарта, в дополнение к терминам и определениям, приведенным в ASTM D883 и ASTM E456, применяются следующие определения:

• Программное обеспечение ASV (автоматическая визуализация царапин) — это компьютерная программа, которая автоматизирует определение точек отказа в ходе нагрузочных испытаний путем сравнения критериев отказа. Программное обеспечение ASV определяет неисправность, когда наблюдается непрерывное изменение контраста между канавкой царапины и неповрежденной поверхностью материала. Критерий непрерывности определяется как область, длина которой равна двум диаметрам царапающего пера, при этом 2 или более процентов области превышают критерий контрастности. Минимальная точка нагрузки, при которой происходит непрерывное накопление контраста на царапине, считается точкой отказа. Эта программа полезна для визуального анализа теста, а также может использоваться для других целей, например, для проверки критериев «прошел/не прошел» видимости царапин.
• Критическая нормальная нагрузка относится к нормальной нагрузке, при которой материал впервые разрушается в канавке царапины.
• Нормальная нагрузка относится к нагрузке, приложенной к чертилке в вертикальном направлении сверху вниз, перпендикулярно поверхности образца.
• Точка отказа — это точка соединения нагрузок с траекторией царапины, в которой повреждение поверхности изначально считается неприемлемым.
• Коэффициент трения выражает отношение касательной силы к нормальной нагрузке.
• Глубина царапины относится к вертикальному расстоянию, измеренному от канавки царапины до неповрежденной поверхности образца или вершины пути царапины.
• Стойкость к царапинам — это способность материала выдерживать повреждения, возникающие при большой деформации, обычно связанной со сдвигом выступов, которая может включать сжатие, вспашку и сдвиг. Количественную оценку стойкости к царапинам можно осуществить путем измерения критических нормальных нагрузок, глубины царапины, ширины царапины и других геометрических или визуальных характеристик царапины.
• Ширина царапины — это горизонтальное расстояние между двумя пиками по обе стороны от канавки царапины.
• Царапание — это процесс деформации поверхности (смещение или механическое удаление материала, или и то, и другое), вызванный скольжением одной или нескольких неровностей или выступов, или и того, и другого, по поверхности.
• Тангенциальная сила — это сила, действующая на границе раздела между царапающим наконечником и образцом в направлении, противоположном направлению движения царапающего наконечника.
• Отбеливание — это явление, возникающее в результате рассеивания света из-за деформации поверхности в результате процесса царапания, в результате чего дорожка царапины становится ярче или белее неповрежденной фоновой поверхности.

В этом методе испытаний используется автоматизированная царапающая машина для проведения контролируемых царапающих испытаний полимерных образцов. Представлены два основных режима тестирования (режимы тестирования A и B).

• Режим испытания A: На поверхность образца наносится царапина с постоянной скоростью царапания 2 м/с плюс/минус 50 м/с на расстоянии 0,1 м плюс/минус 0,0001 м под нормальной нагрузкой, увеличивающейся от 0,1 до 0,0005 Н. Целью данного режима испытания является определение критической нормальной нагрузки для разрушения материальной системы. Тест А считается действительным, если точка отказа приходится на второй или третий квадрант длины теста. Для материалов, которые не разрушаются в этом диапазоне, диапазон нагрузки можно изменять, чтобы гарантировать, что точка разрушения находится в середине пути царапины.
• Режим испытания B: На поверхность образца наносится царапина на расстоянии 0,1 м плюс/минус 0,0001 м с постоянной скоростью царапания 0,1 м/с плюс/минус 0,0005 м/с под постоянной нормальной нагрузкой 30 Н плюс/минус 0,1 Н. Этот режим испытания предназначен для оценки равномерной реакции материала в зависимости от нагрузки и определения коэффициента трения царапания. Если 30 Н недостаточно для повреждения образца, можно увеличить значение постоянной нагрузки.

Поцарапанную поверхность можно осмотреть визуально или использовать инструменты оценки для изучения повреждений поверхности. Для испытательного режима А критическая нормальная нагрузка определяется точкой критерия отказа, определенной для данного конкретного испытания. Для количественной оценки устойчивости к царапинам можно также измерить ширину или глубину царапины, или и то, и другое. Программное обеспечение ASV можно использовать для автоматизации измерения точки отказа для определения видимости царапин.

Коэффициент трения царапания можно рассчитать для характеристики материала, используя данные о касательной силе и нормальной нагрузке, зарегистрированные во время испытаний.

Скретч-тесты проводятся на образцах в следующих целях:

• Для оценки устойчивости конкретного материала к царапинам
• Рейтинг относительной стойкости к царапинам различных материалов
• Определение коэффициента трения царапания материалов

Поскольку полимеры проявляют механические свойства, которые в значительной степени зависят от температуры, стандарт испытаний, представленный в настоящем документе, разработан для обеспечения воспроизводимых результатов при проведении пользователями испытаний на образцах одного и того же материала с одинаковой текстурой поверхности в аналогичных условиях испытаний и подвергаемых одинаковым процедурам кондиционирования.

Некоторые полимеры способны к самовосстановлению (восстановлению) при воздействии царапин и других физических деформаций благодаря своим вязкоупругим и релаксационным свойствам. Важно отметить разницу между мгновенными (если их легко измерить) и постоянными царапинами и сравнить результаты соответствующим образом, чтобы обеспечить повторяемость. Учитывая глубину постоянной царапины, рекомендуется дать вязкоупругому восстановлению 24 часа.

Побеление царапанной поверхности — это серьезный механизм повреждения, который вызывает большую озабоченность в автомобильной промышленности и других областях, где важна эстетика поверхности. Этот тип повреждений нежелателен, поскольку он виден человеческому глазу. Критическая нормальная нагрузка, при которой происходит это явление, служит критерием оценки эксплуатационных характеристик материала, особенно с эстетической точки зрения.

Наша организация, которая на протяжении многих лет стремится оказывать поддержку предприятиям всех секторов посредством широкого спектра испытаний, измерений, анализа и оценочных исследований, имеет сильный штат сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В этом контексте предприятиям также предоставляются услуги по проведению испытаний в соответствии со стандартом «ASTM D7027-20. Метод испытаний для оценки стойкости полимерных покрытий и пластиков к царапанию с использованием инструментальной царапающей машины».