ASTM E831-19 Standardtestmetod för linjär termisk expansion av fasta material genom termomekanisk analys

ASTM E831-19 Standardtestmetod för linjär termisk expansion av fasta material genom termomekanisk analys

Standarden ”ASTM E831-19 Standard testmetod för linjär termisk expansion av fasta material genom termomekanisk analys” publicerad av American Society for Testing and Materials (ASTM) beskriver en testmetod för att bestämma den tekniska koefficienten för linjär termisk expansion av fasta material med hjälp av termomekaniska analystekniker. Denna testmetod är tillämplig på fasta material som uppvisar tillräcklig hårdhet inom hela testtemperaturområdet så att avkänningssonden inte gör intryck i provet. Den rekommenderade nedre gränsen för den linjära värmeutvidgningskoefficienten mätt med denna testmetod är 5 µm/(m grad). Testmetoden kan användas vid lägre (eller negativa) expansionsnivåer med lägre noggrannhet och känslighet. Denna testmetod är tillämplig på temperaturområdet från minus 120 grader till plus 900 grader. Temperaturintervallet kan utökas ytterligare beroende på vilka instrument och kalibreringsmaterial som används.

ASTM E831-19 Standardtestmetod för linjär termisk expansion av fasta material genom termomekanisk analys

Alla termer och definitioner som anges i standarderna ”ASTM E473-21a Standardterminologi för termisk analys och reologi” och ”ASTM E1142-11 Standardterminologi för termofysiska egenskaper” är giltiga för denna testmetod, inklusive termer för termisk analys, linjär värmeutvidgningskoefficient, termodilatometri och termomekanisk analys. Dessutom uttrycker den genomsnittliga linjära värmeutvidgningskoefficienten, förändringen i längd i förhållande till provlängden vid omgivningstemperatur, förändringen i en enhetstemperatur definierad av mittpunktstemperaturen i mättemperaturområdet.

Denna testmetod använder en termomekanisk analysator eller liknande anordning för att bestämma den linjära termiska expansionen av fasta material när de utsätts för en konstant uppvärmningshastighet. Förändringen i provlängd registreras elektroniskt som en funktion av temperaturen. Den linjära värmeutvidgningskoefficienten kan beräknas från dessa registrerade data.

Linjära värmeutvidgningskoefficienter används till exempel för konstruktionsändamål och för att avgöra om fel på grund av termisk spänning kommer att uppstå när en fast kropp bestående av två olika material utsätts för temperaturförändringar. Denna testmetod är jämförbar med standarden ”ASTM D3386-00 Standard testmetod för linjär termisk expansionskoefficient för elektriska isoleringsmaterial” för testning av elektriska isoleringsmaterial, men täcker en mer generell grupp av fasta material och definierar testförhållandena mer specifikt. Denna testmetod använder ett mindre prov och en betydligt annorlunda apparat än de testmetoder som definieras i standarderna ASTM E228-22 och ASTM D696-16. Denna testmetod kan användas inom forskning, godkännande av specifikationer, efterlevnad av regelverk och kvalitetssäkring.

Termomekaniska analysanordningar används i dessa tester. Detta instrument som krävs för att tillhandahålla minimal termomekanisk analytisk eller termodilatometrisk kapacitet för denna testmetod inkluderar:

  • Stel provhållare: Tillverkad av inert material med låg expansionskoefficient för att centrera provet i ugnen och för att mekaniskt fästa provet vid basen.
  • Stel expansionsprob: Ett inert material med låg expansionskoefficient som kommer i kontakt med en tryckkraft som appliceras på provet.
  • Sensorelement: Linjärt med ett minsta område på 50 mm för att mäta förskjutning av den styva expansionssonden upp till plus/minus 2 nm orsakad av förändringar i provets längd.
  • Vikt- eller kraftgivare: För att producera en konstant kraft på 1 mn till 100 mn (0,1 g till 10 g) som appliceras på provet via en styv expansionsprob.
  • Ugn: Kan ge jämn kontrollerad uppvärmning (kylning) av ett prov till en konstant temperatur eller med en konstant hastighet mellan 2 grader/min och 10 grader/min, över det tillämpliga temperaturintervallet från minus 150 grader till plus 1000 grader.
  • Temperaturregulator: En isotermisk temperaturanordning som kan köra ett specifikt temperaturprogram genom att driva ugnen mellan valda temperaturgränser med en temperaturförändringshastighet mellan 2 grader/min och 10 grader/min, fast inställd på plus/minus 0,1 grader/min eller fast inställd på plus/minus 0,5 grader.
  • Temperatursensor: Kan fästas på provet, i kontakt med det, eller reproducerbart placeras i omedelbar närhet av provet och kan indikera temperatur ner till plus/minus 0,5 grader.
  • Ett sätt att upprätthålla en miljö runt ett prov av inert gas med en spolgashastighet på 10 ml/min till 50 ml/min. Generellt används mer än 99 procent rent kväve, argon eller helium när oxidation i luft är ett problem. Om fuktighetseffekter inte ska undersökas rekommenderas användning av torr spolgas, vilket krävs för drift vid lägre temperaturer än omgivningstemperaturen.
  • Datainsamlingsenhet: För att tillhandahålla ett sätt att inhämta, lagra och visa uppmätta eller beräknade signaler, eller båda. De minsta utsignaler som krävs för termomekanisk analys är en förändring i linjär dimension, temperatur och tid.

Kylkapacitet krävs också i testerna för att bibehålla provtemperaturen under omgivningen (om mätningar under omgivningen ska göras) eller för att accelerera kylningen av provet från förhöjda temperaturer.

Proverna bör vara mellan 2 mm och 10 mm långa och ha raka, parallella ändar upp till plus7 minus 25 µm. Sidomåtten får inte överstiga 10 mm. Prover av andra storlekar kan användas men dimensioner måste rapporteras. Det har observerats att denna nivå av planhet och parallellitet inte kan uppnås i vissa material. Prover som inte uppfyller dessa krav kan resultera i ökad förlust av känslighet. Prover mäts generellt som de tas emot. Om provet har genomgått någon värme- eller mekanisk behandling före testning bör detta noteras i rapporten. Vissa material, särskilt kompositer, kan kräva värmebehandling för att konditionera provet före testning för att avlägsna spänningar eller deformationer. All sådan värmebehandling bör inkluderas i rapporten.

Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”ASTM E831-19 Standardtestmetod för linjär termisk expansion av fasta material genom termomekanisk analys”.

WhatsApp