ASTM D7027-20 Enstrümanlı Çizik Makinesi Kullanılarak Polimerik Kaplamaların ve Plastiklerin Çizilme Direncinin Değerlendirilmesine Yönelik Standart Test Yöntemi

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından yayınlanan “ASTM D7027-20 Enstrümanlı çizik makinesi kullanılarak polimerik kaplamaların ve plastiklerin çizilme direncinin değerlendirilmesine yönelik standart test yöntemi” standardında, kontrollü koşullar altında yüzey hasarını üretmek ve ölçmek için aletli bir çizik makinesi kullanan bir laboratuvar test yöntemi açıklanmaktadır. Bu test yöntemi, birçok önemli malzeme parametresini ölçerek polimerlerin çizilme direncini karakterize edebilir. Çizilmeyi tetikleyen ve veri toplama süreci, sonuçları etkileyebilecek kullanıcıdan kaynaklanan etkilerden kaçınmak için otomatikleştirilmiştir.

Bu standardın amaçları doğrultusunda ASTM D883 ve ASTM E456 standartlarında verilen terimler ve tanımlar yanı sıra şu tanımlar geçerlidir:

• ASV (otomatik çizik görselleştirme) yazılımı, yükleme testlerinde arıza noktasının tanımlanmasını, arıza kriterlerinin karşılaştırılmasıyla otomatikleştiren bir bilgisayar programıdır. ASV yazılımı, çizik oluğu ile hasarsız malzeme yüzeyi arasındaki kontrastta sürekli bir değişim olduğunda arızayı belirler. Süreklilik ölçütü, çizik kaleminin 2 çapına eşit uzunlukta bir bölge olarak tanımlanır ve bölgenin yüzde 90’ı veya daha fazlası kontrast ölçütünü aşar. Çizik üzerindeki sürekli bir kontrast toplanmasının olduğu en düşük yük noktası, arıza noktası olarak kabul edilir. Bu program, testin görsel analizi için yararlıdır ve çizik görünürlüğü için geçme-kalma ölçütü gibi diğer uygulamalar için de kullanılabilir.
• Kritik normal yük, malzemenin çizik oluğunda ilk olarak arızalanmasının meydana geldiği normal yükü ifade eder.
• Normal yük, numunenin yüzeyine dik, dikey olarak aşağı yönde uygulanan çizik kalemine uygulanan yükü ifade eder.
• Arıza noktası, yüzeydeki hasarın ilk olarak kabul edilemez olarak değerlendirildiği yükleri çizik yoluna bağlayan noktadır.
• Sürtünme katsayısı, teğetsel kuvvetin normal yüke oranını ifade eder.
• Çizik derinliği, çizik oluğunun oluğundan bozulmamış numune yüzeyine veya çizik yolunun tepelerine kadar ölçülecek dikey mesafeyi ifade eder.
• Çizik direnci, malzemenin sıkıştırılması, sürülmesi ve kesilmesini içerebilen çıkıntıların kayma girintisiyle tipik olarak ilişkilendirilen büyük deformasyonla birlikte gelen hasara dayanma yeteneğidir. Çizilme direncinin nicelleştirilmesi, kritik normal yüklerin, çizilme derinliğinin, çizilme genişliğinin ve çizilmenin diğer geometrik veya görsel özelliklerinin ölçülmesiyle gerçekleştirilebilir.
• Çizik genişliği, çizik oluğunun her iki tarafındaki iki tepe noktası arasındaki yatay mesafedir.
• Çizilme, bir veya daha fazla pürüz veya çıkıntının veya her ikisinin yüzey boyunca kaymasıyla oluşan yüzey deformasyonunu (yer değiştirme veya mekanik olarak malzemenin çıkarılması veya her ikisi) içeren işlemdir.
• Teğetsel kuvvet, çizilme ucu ile numune arasındaki arayüzde bulunan ve çizilme ucunun hareket yönünün tersine etki eden kuvvettir.
• Beyazlatma, çizik sürecinin bir sonucu olarak oluşan yüzey deformasyonu sonucu ışık saçılması sonucu oluşan ve çizik yolunun bozulmamış arka plan yüzeyinden daha parlak veya daha beyaz olmasına neden olan bir olgudur.

Bu test yöntemi, polimerik numuneler üzerinde kontrollü çizik testleri uygulamak için otomatik bir çizik makinesi kullanır. İki temel test modu (test modları A ve B) sunulmuştur.

• Test modu A: Numune yüzeyine, 2 ila 50 N arasında artan normal yük altında, 0,1 m artı/eksi 0,0001 m mesafede, 0,1 m/s artı/eksi 0,0005 m/s sabit çizik hızında bir çizik uygulanır. Bu test modu, bir malzeme sistemi için arıza için kritik normal yükü belirlemeyi amaçlamaktadır. A testi, arıza noktasının test uzunluğunun ikinci veya üçüncü çeyreğinde meydana gelmesi durumunda geçerli kabul edilir. Bu aralıkta arıza göstermeyen malzemeler için, arıza noktasının çizik yolunun ortasında meydana gelmesini sağlamak için yük aralığı değiştirilebilir.
• Test modu B: Numune yüzeyine, 0,1 m artı/eksi 0,0001 m mesafede, 0,1 m/s artı/eksi 0,0005 m/s sabit çizik hızında, 30 N artı/eksi 0,1 N sabit normal yük altında bir çizik uygulanır. Bu test modu, malzemenin yük bağımlı homojen tepkisini değerlendirmek ve çizik sürtünme katsayısını belirlemek için tasarlanmıştır. 30 N, numunede hasar oluşturmaya yetmiyorsa, sabit yük değeri artırılabilir.

Çizilen yüzey görsel olarak incelenebilir veya yüzey hasarını incelemek için değerlendirme araçları kullanılabilir. Test modu A için, kritik normal yük, söz konusu test için belirlenen arıza kriteri noktası tarafından belirlenir. Çizik genişliğinin veya derinliğinin veya her ikisinin ölçümü, çizilme direncinin kantifikasyonuna yardımcı olmak için de alınabilir. ASV yazılımı, çizik görünürlüğü açısından arıza noktasının ölçümünü otomatikleştirmek için kullanılabilir.

Çizik sürtünme katsayısı, testler sırasında kaydedilen teğetsel kuvvet ve normal yük verileri kullanılarak malzeme karakterizasyonu için hesaplanabilir.

Çizilme testleri numuneler üzerinde şu amaçlarla gerçekleştirilir:

• Belirli bir malzemenin çizilme direncini değerlendirmek
• Farklı malzemelerin göreceli çizilme dirençlerini sıralamak
• Malzemelerin çizilme sürtünme katsayısını belirlemek

Polimerler sıcaklığa büyük ölçüde bağlı mekanik özellikler sergilediğinden, burada öngörülen test standardı, kullanıcıların benzer test ortamında ve aynı şartlandırma prosedürlerine tabi tutulan aynı malzeme ve yüzey dokusuna sahip numuneler üzerinde testler gerçekleştirmeleri durumunda tekrarlanabilir sonuçlar verecek şekilde tasarlanmıştır.

Bazı polimerler, viskoelastik ve gevşeme özellikleri nedeniyle çizilmelere ve diğer fiziksel deformasyonlara maruz kaldıklarında kendi kendini onarırlar (geri kazanılabilir). Anlık (kolayca ölçülebilirse) ve kalıcı çizik hasarı arasındaki farkı not etmek ve tekrarlanabilirliği sağlamak için sonuçları uygun şekilde karşılaştırmak önemlidir. Kalıcı çizik derinliği dikkate alındığında viskoelastik geri kazanım için 24 saat verilmesi önerilir.

Çizilmiş yüzeyin beyazlaması, yüzey estetiğinin önemli olduğu otomotiv ve diğer uygulamalarda çok fazla endişeye yol açan önemli bir hasar mekanizmasıdır. Bu tür hasarlar istenmeyen bir durumdur çünkü insan gözüyle görülebilir. Bu olgunun ortaya çıktığı kritik normal yük, özellikle estetik açıdan malzeme performansının sıralanmasında bir ölçüt görevi görür.

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 D7027-20 Enstrümanlı çizik makinesi kullanılarak polimerik kaplamaların ve plastiklerin çizilme direncinin değerlendirilmesine yönelik standart test yöntemi” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.