ASTM D6641/D6641M Polimer Matris Kompozit Malzemelerin Sıkıştırma Özellikleri

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D6641/D6641M Birleşik yükleme sıkıştırma (CLC) test fikstürü kullanılarak polimer matris kompozit malzemelerin sıkıştırma özellikleri için standart test yöntemi” standardında, birleştirilmiş yükleme sıkıştırma (CLC) test fikstürü kullanarak polimer matris kompozit malzemelerin basınç dayanımı ve sertlik özellikleri açıklanmaktadır. Bu test yöntemi, dengeli ve simetrik olan genel kompozitler için geçerlidir.

Numune, gerektiği gibi sekmesiz (Yöntem A) veya sekmeli (Yöntem B) olabilir. Başarılı bir test için bir gereklilik, numune uçlarının test sırasında ezilmemesidir. Sekmeli olmayan numuneler genellikle düşük ortotropili malzemelerle, örneğin kumaşlar, doğranmış elyaf kompozitler ve maksimum yüzde 50 0 derece katmanlı laminatlar veya eşdeğeri ile kullanım için uygundur. Tek yönlü kompozitler dahil olmak üzere daha yüksek ortotropili malzemeler genellikle sekmeler gerektirir.

Basınç kuvveti, numuneye birleşik uç ve kesme yüklemesi ile sokulur. Karşılaştırma yapmak gerekirse, ASTM D3410/D3410M standardında açıklanan test yöntemi, saf bir kesme yükleme basınç test yöntemidir ve ASTM D695 standardı, saf bir uç yükleme test yöntemi içerir. Tek yönlü (0 derece kat yönelimli) kompozitler ve çok yönlü kompozit laminatlar, kumaş kompozitler, doğranmış elyaf kompozitler ve benzeri malzemeler test edilebilir.

Bu test yöntemi, malzeme özellikleri, araştırma ve geliştirme, kalite güvencesi ve yapısal tasarım ve analiz için basınç özelliği verileri üretmek üzere tasarlanmıştır. Sekmeli (Prosedür B) numuneler, genellikle tek yönlü kompozitler test edildiğinde, birleşik yükleme sıkıştırma (CLC) test yöntemi (birleşik kesme uç yüklemesi), ASTM D3410/D3410M standardı (kesme yüklemesi) ve ASTM D695 standardı (uç yüklemesi) ile benzerlikler gösterir.

Sekmesiz birleşik yükleme sıkıştırma (CLC) numunelerinin kullanılabileceği şekilde daha düşük mukavemetli malzemeler test edilirken (Prosedür A), birleşik yüklemenin faydaları özellikle belirgin hale gelir. Aynı malzemelerin sekmesiz numunelerini diğer iki yöntemden herhangi birini kullanarak başarıyla test etmek mümkün olmayabilir. Belirli laminatlar test edildiğinde, birleşik yükleme sıkıştırma (CLC) verileri sıklıkla 0 derece katman mukavemetini geri çıkarmak için kullanılır ve 0 derece tek yönlü lamina mukavemetini hesaplamak için laminasyon teorisi kullanılır.

Basınç tepkisini etkileyen faktörler şunlardır: malzeme türü, malzeme hazırlama ve yerleştirme yöntemleri, numune istifleme sırası, numune hazırlama, numune şartlandırma, test ortamı, test hızı, sıcaklıktaki süre, boşluk içeriği ve hacim yüzdesi takviyesi. Bu test yönteminden elde edilebilecek test yönündeki kompozit özellikler şunlardır:

Nihai basınç dayanımı
Nihai basınç gerilmesi
Basınç (doğrusal veya akor) elastiklik modülü
Basınçtaki poisson oranı

ASTM D6641 standardında, Yöntem A ve Yöntem B, gerinimin nasıl ölçüldüğüne bağlı olarak kompozit malzemelerin basınç özelliklerini ölçmek için iki farklı prosedüre atıfta bulunur:

Yöntem A Gerinim ölçümü (gerilim ölçerler veya ekstansometreler ile): Gerinim, doğrudan test numunesine uygulanan gerinim ölçerler veya bir ekstansometre kullanılarak ölçülür. Bu yöntemim amacı, basınç dayanımına ek olarak basınç modülünün (E), poisson oranının ve gerilim-gerinim davranışının belirlenmesine olanak tanır. Bu testlerde eksenel gerinim ölçerler veya ekstansometreler kullanılır. Poisson oranı için isteğe bağlı enine gerinim ölçümü gerçekleştirilir. Bu yöntemin avantajları, modül belirlemede yüksek doğruluk ve tam gerilim-gerinim eğrisi sağlamasıdır.
Yöntem B Sadece güç (gerilim ölçümü yok): Sadece basınç dayanımı ölçülür, gerinim ölçer veya ekstansometre kullanılmaz. Bu yöntemin özelliği, sadece nihai basınç dayanımına ihtiyaç duyulduğunda kullanılmasıdır. Bu testlerde sadece yük ölçümü (test makinesindeki yük hücresi aracılığıyla) yapılır. Bu yöntemin avantajları, daha basit kurulum ve gerilim verilerine ihtiyaç duyulmadığında daha hızlı ve daha ucuz olmasıdır.

Poisson oranı, elastik olarak gerilmiş bir malzeme örneğindeki yanal ölçüdeki orantılı azalmanın uzunluktaki orantılı artışa oranını ifade eder. Poisson oranı, malzemelerin (plastikler veya metaller) gerilim ve sapma özelliklerini belirlemek için analizlerde gerekli bir sabittir.

Yöntem A tam mekanik karakterizasyon sağlarken, Yöntem B hızlı mukavemet değerlendirmesi sağlar.

Birleşik yükleme sıkıştırma (CLC), bir test numunesine şunların bir kombinasyonunu kullanarak sıkıştırma kuvveti uygulama yöntemini ifade eder:

Uç yüklemesi (uçlardan doğrudan eksenel sıkıştırma)
Kesme yüklemesi (kesme kavrama etkileşimi yoluyla numunenin yüzeylerinden aktarılan kuvvet)

Bu teknik, ASTM D6641 standardında elyaf takviyeli polimer matris kompozitlerin sıkıştırma özelliklerini belirlemek için kullanılır.

Kompozitlerin sıkıştırma testi, şu durumlarda sorun yaratabilir:

İnce numunelerin burkulması
Yük giriş noktalarında (uçlarda) ezilme
Tutma tabanlı sistemlerde kayma veya düzensiz yükleme

Kombine yükleme yaklaşımı, yükü dağıtarak bunları çözer:

Uç yüklemesi eksenel sıkıştırma kuvveti sağlar
Kesme yüklemesi, yükün yan kavramalar aracılığıyla düzgün bir şekilde aktarılmasına yardımcı olur

Kombine yükleme sıkıştırmasının faydaları şunlardır:

Euler burkulmasını en aza indirir (özellikle ince numunelerde)
Tutma yerlerinde veya uçlarda yerel ezilmeyi azaltır
Hem mukavemetin hem de modülün doğru bir şekilde ölçülmesini sağlar
Tek yönlü ve çok yönlü laminatlara uyum sağlayabilir
Tutarlı ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlar

Kesme ve uç yüklemenin avantajlarını birleştirir

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM D6641/D6641M Birleşik yükleme sıkıştırma (CLC) test fikstürü kullanılarak polimer matris kompozit malzemelerin sıkıştırma özellikleri için standart test yöntemi” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.