ASTM D2990 Plastiklerin Çekme, Basınç ve Eğilme Sünmesi ve Sünme Kırılması için Standart Test Yöntemleri

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D2990 Plastiklerin çekme, basınç ve eğilme sünmesi ve sünme kırılması için standart test yöntemleri“ standardında, belirtilen çevresel koşullar altında plastiklerin çekme ve basma sünmesi ve sünme-kırılmasının belirlenmesine yönelik test yöntemleri açıklanmaktadır. Bu test yöntemlerinde, eğilme sünmesinin ölçümü için ASTM D790 standardında açıklanan üç noktalı yükleme kullanılır. Bununla birlikte, ASTM D6272 standardında açıklanan ekipman ve prensipler kullanılarak dört noktalı yükleme de bir seçenek olarak izin verilir.

Sünme-kırılma ölçümleri için, bazı sünek plastiklerde eğilme veya basmada kırılma meydana gelmediğinden, çekme tercih edilen gerilme modudur.

Bu test yöntemleriyle elde edilen test verileri, mühendislik tasarımında kullanım için ilgili ve uygundur.

ASTM D2990 standardı, yaygın olarak tanınan uluslararası bir standarttır ve kapsamı çekme, basınç ve eğilme modlarını kapsamaktadır.

Plastikler, oda sıcaklığındaki metallerin aksine, sürekli yükler altında (hatta akma dayanımının altında bile) önemli ölçüde zamana bağlı deformasyon gösterirler. Bu olaya sünme denir (bu aynı zamanda soğuk akış olarak da bilinir). Zamanla, sürekli gerilim altında olan plastik bir parça yavaşça daha fazla deforme olur. Bu da borular, yapısal bileşenler, otomotiv parçaları veya tüketim malları gibi uzun vadeli uygulamalarda boyut değişikliklerine, işlev kaybına veya nihai arızaya yol açabilir.

Sürünme genellikle üç aşamada ilerler:

• Birincil sürünme: Başlangıçtaki hızlı deformasyon, daha sonra yavaşlar.
• İkincil sürünme: Sabit bir hızda kararlı durum deformasyonu.
• Üçüncül sürünme: Kopmaya (arızaya) yol açan hızlanan deformasyon.

Sürünme-kopma testi, özellikle uzun vadeli dayanıklılığı tahmin etmek için yararlı olan, sabit yük altında arıza süresine odaklanır.

ASTM D2990 standardı, şunları belirlemek için yöntemler sağlar:

• Çekme sürünmesi ve sürünme-kopma
• Basınç sürünmesi ve sürünme-kopma
• Eğilme sürünmesi ve sürünme-kopma

Testler, sonuçları büyük ölçüde etkilediği için kontrollü çevresel koşullar (sıcaklık, nem gibi) altında yapılır.

Ölçülen temel parametreler şunları içerir:

• Zaman içinde sürünme gerinimi
• Sürünme modülü (belirli bir zamandaki gerilim / gerinim oranı)
• Belirli bir gerinim seviyesine ulaşma süresi
• Sürünme dayanımı (belirli bir sürede kırılmaya neden olan gerilim seviyesi)
• Eş zamanlı gerilim-gerinim eğrileri (sabit zaman aralıklarında gerilim-gerinim ilişkisi)

Testler genel olarak şu adımları izler:

• Numune hazırlığı:
• Çekme: Genellikle ASTM D638 (Tip I veya benzeri dambıl şekilleri) veya ASTM D1822 standartlarına dayanır.
• Basma: ASTM D695 (silindirler veya prizmalar) standardına dayanır.
• Eğilme: ASTM D790 standardı geometrilerine benzer üç noktalı bükme düzenekleri.
• Yükleme:
• Sabit ölü ağırlık veya kaldıraç kolu yüklemesi (gerilim kontrollü).
• Sürünme eğrileri oluşturmak ve uzun vadeli davranışı tahmin etmek için genellikle birden fazla gerilim seviyesi test edilir.
• Ölçüm: Gerilim, ekstansometreler, kadranlı göstergeler veya temassız yöntemler kullanılarak sürekli veya aralıklarla izlenir. Testler binlerce saat sürebilir (örneğin 1.000 saat ve üzeri yaygındır, ekstrapolasyon için daha uzun süreler).
• Çevresel kontrol: Sıcaklık odaları, servis koşullarını simüle eder (örneğin yüksek sıcaklıklar sünmeyi hızlandırır). Nem veya diğer ortamlar, gerektiğinde kontrol edilebilir.
• Veri sunumu:
• Sünme eğrileri (sabit gerilimde gerinim-zaman grafiği).
• Sünme modülü-zaman grafiği.
• Gerilim-kırılma grafikleri (gerilim-kırılma süresi grafiği).

ASTM D2990 standardı verileri şunlar için kritiktir:

• Uzun hizmet ömrüne sahip plastik bileşenlerin tasarımı (örneğin basınçlı borular, tanklar, otomotiv iç mekanları, yapısal profiller).
• Malzeme seçimi ve karşılaştırması (takviyesiz ve takviyeli plastikler).
• Sürekli yükler altında performansın tahmin edilmesi (örneğin bina ve inşaat, havacılık veya tıbbi cihazlarda).
• Sünme direnci kanıtı gerektiren endüstri spesifikasyonlarına uyum.

Bu standart genelde, prensip olarak çok benzer olan ISO 899-1 (çekme sürünmesi) ve ISO 899-2 (eğilme sürünmesi) gibi eşdeğer uluslararası standartlar ile birlikte kullanılır.

Bu standardın sınırlamaları şunlardır:

• Sürünme davranışı oldukça doğrusal olmayan bir yapıya sahiptir ve gerilime, sıcaklığa, zamana ve malzemeye bağlıdır (örneğin termoplastikler termosetlerden daha fazla sürünme gösterir).
• Testler zaman alıcıdır, ekstrapolasyon için bazen hızlandırılmış yöntemler (yüksek sıcaklık, kademeli izotermal) kullanılır.
• Sonuçlar, dinamik veya kısa süreli testlerle (örneğin ASTM D638 standardına göre çekme dayanımı) doğrudan değiştirilemez.

Bu test, güvenilir uzun vadeli performansı sağlamak için plastik mühendisliğinde temel bir unsur olmaya devam etmektedir.

ASTM D2990 standardı gereklidir çünkü plastikler, sürekli (uzun süreli) yükler altında metallerden veya seramiklerden çok farklı davranırlar. Uygulanan gerilim kısa süreli akma veya nihai mukavemetlerinin çok altında olsa bile, sürünme olarak bilinen önemli zaman bağımlı deformasyon gösterirler.

Çekme mukavemeti (ASTM D638) veya eğilme modülü (ASTM D790) gibi kısa süreli testler anlık veya hızlı tepki veren özellikleri ölçer, ancak bir plastik parçanın gerçek dünya kullanımında aylar, yıllar boyunca nasıl yavaşça deforme olacağını, sarkacağını, uzayacağını veya sonunda nasıl arızalanacağını tamamen gözden kaçırırlar. Sürünme verileri olmadan, mühendisler başlangıçta güçlü görünen ancak yavaş yavaş şeklini, işlevini veya bütünlüğünü kaybeden bileşenler tasarlama riskiyle karşı karşıya kalırlar. Bu da sızıntılara (örneğin borularda veya tanklarda), yanlış hizalamaya, aşırı sapmaya veya felaket niteliğinde kırılmaya yol açar.

ASTM D2990 standardının önemli olmasının başlıca nedenleri şunlardır:

• Sürekli yükler altında uzun vadeli performansı tahmin etmek
• Güvenli ve güvenilir mühendislik tasarımı sağlamak
• Malzemeleri objektif olarak karşılaştırmak ve seçmek
• Malzeme karakterizasyonunu ve özelliklerini desteklemek
• Çevresel etkileri hesaba katmak

Özetle, plastikler viskoelastik malzemelerdir, tepkileri zamana büyük ölçüde bağlıdır. ASTM D2990 standardı, kısa süreli mekanik testlerin ele alamadığı kritik bir boşluğu doldurarak, sayısız uzun vadeli plastik uygulamasında güvenlik, dayanıklılık ve ekonomik uygulanabilirliğin sağlanması için vazgeçilmezdir. Bu standart olmadan, plastik kullanan birçok modern ürün ya aşırı mühendislik ürünü ya da yetersiz tasarım ürünü olurdu.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere ASTM D2990 standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.