Ispitivanje proizvoda Mehaničko ispitivanje nemetala Mehanicke osobine nemetala.pdf · 2 Ispitivanje proizvoda Mehaničko ispitivanje nemetala 7/59 Ispitivanje polimera Polietilen

1

Ispitivanje proizvodaMehaničko ispitivanje nemetala

doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>

Ispitivanje Ispitivanje proizvodaproizvoda

Mehaničko ispitivanje nemetala 2/59

Mehaničko ispitivanje nemetala

Ispitivanje polimera Ispitivanje drveta Ispitivanje papira



Ispitivanje polimera

Šta je polimer?Gdje se koristi? Primjeri Kako se ispituju

polimeri?




Polimer je tvar sastavljena od molekula visoke relativne molekularne mase čija se struktura sastoji od višestruko ponavljanih jedinica niske relativne molekularne mase (monomera).

Jedna molekula polimera naziva se makromolekula.




Podjela polimera:TermosetoviTermoplastikaGume i elastomeri




Termoplastika – topi se prilikom zagrijavanja i obrađuje se u tečnom stanju raznim metodama: ekstrudiranjem ili brizganjem.

Polietilen, Polivinil hlorid (PVC), Polipropilen, Polistiren.

2



Ispitivanje polimera Polietilen – kontejneri, električni

izolatori, boce proizvedene puhanjem(PET)

PVC – oluci, prozorski okviri, električne cijevi (tvrdi PVC) - koferi, obuća, podne obloge, crijeva za zalijevanje (plastificirani PVC)

Polistiren – dugmad i tipke za električne aparate, kućišta uređaja

Poliakril – odjeća i tekstil




Termoset (smole, resin) Obuhvataju epoksi i fenolne

smole i poliuretan Za razliku od termoplastike, ne

mogu se otapati više puta i tako oblikovati

Termoplastika ima širu upotrebu od termoseta




Fenol – električni uređaji, kleme, kućišta prekidača, konektori

Epoksi smole – zaštitne i dektrativne obloge, kompozitni materijali ojačani vlaknima

Amino smole (Urea i melamin) –adhezivi, čamci, podne obloge i dijelovi namještaja



Ispitivanje polimera Prirodna guma Sintetička (silikonska) guma je

elastomer Stiren-butadien guma – pneumatici za

automobile Neopren – izolacija na žicama i

kablovima, industrijska crijeva i trake, zaptivači u automobilskoj industriji

Silikonska guma - zaptivači




Polimerni materijali se vezuju kovalentnim vezama između ugljika C i vodonika H, kao i sekundarnim vezama između lanaca molekula

primjer: Polietilen




Kod linearnih polimera polimerni lanci su raspoređeni linearno

Mogu biti isprepleteni ili pravilno raspoređeni

3




Linearni razgranati polimeri nastaju kad reakcije tokom polimerizacije formiraju grane koje smanjuju gustoću polimera




Kod keramike ili metala javljaju se ponavljajući kristali takvi da svaki pojedini kristal sadrži sve atome od kojih se sastoji taj materijal

Kod polimera sastavne jedinice su monomeri



Ispitivanje polimera Stepen kristalizacije utiče na

mehaničke osobine svih polimera Što je više kristalne strukture,

materijal je krući, tvrđi, gušći i manje fleksibilan, otporniji na otapala i na toplotu

Stepen kristalizacije utiče i na optičke osobine; refkletovano svjetlo između kristalne i amorfne strukture smanjuje transparentnost




Kristalizirani polimer ima dvije komponente: kristaliziranu i amorfnu




Ispitivanje polimera na zatezanje




Sa dijagrama se vidi da se zatezne osobine polietilena mijenjaju u zavisnosti od brzine naprezanja

Kod bržeg naprezanja nema vremena da dođe do hladnog puzanja (kad se lanci molekula reorganizuju paralelno pravcu naprezanja)

4



Ispitivanje polimera Proizvodnja proizvoda od

polimera podrazumijeva topljenje i tok polimera

Uobičajene tehnike:Brizganje (Injection Moulding)Ekstrudiranje (Extrusion)Puhanje (Blow Moulding)

Svi postupci podrazumijevaju tečenje i topljenje




Kapilarna reometrija mjeri vidljivi viskozitet (otpor tečenju) na raznim brzinama smicanja i na raznim temperaturama

Rezultati se koriste za određivanje parametara obrade, kontrolu kvaliteta po lotovima, mjerenje degradacije i termalne stabilnosti




Kapilarnareometrija

izlazni materijal

kalup za ekstrudiranje

klip površine A

grijači

otopljeni polimer

sila F

prečnikcilindra

d

brzinav

prečnik kapilaradc

dužina kapilaraLc




MELT FLOW INDEXER je sličan kapilarnom reometru

Radi samo na fisknoj tački i ne dozvoljava ocjenu materijala pod normalnim uslovima ekstrudiranja ekstrudirani materijal

alat

klip

grijačiistopljeni polimer



Ispitivanje polimera Termalna analiza: Diferencijalna

skanirajuća kalorimetrija se koristi za utvrđivanje šta se dešava s polimerima pri zagrijavanju

Termalni prelazi su promjene koje se dešavaju u polimeru zagrijavanjem (npr. topljenje kristalizarnog polimera)

Posmatraju se: Temperatura termalnog prelaza Temperatura kristalizacije Temperatura topljenja




5




Temperatura staklenog prelaza






Ispitivanje polimera Iznad temperature staklenog

prelaza polimeri postaju jako pokretni

Kad postignu određenu temperaturu, imat će dovoljno energije za uređenu strukturu (kristale)

U ovom području polimeri generišu toplotu






Ispitivanje polimera Dinamička mehanička analiza određuje:

modul elastičnosti G' modul viskoziteta G'' koeficijent prigušenja (tan D)

kao funkcije temperature, frekvencije ili vremena

Obično se prikazuje grafička zavisnost G', G'' i tan D od temperature

DMA identifikuje prelazna područja plastike, kao što su stakleni prelaz i može se koristiti za kontrolu kvaliteta ili razvoj proizvoda

DMA ima bolju rezoluciju od DSC (Differential Scanning Calorimetry)



Ispitivanje polimera Dinamička mehanička analiza

Modul krutosti

Modulviskoziteta

Koeficijentprigušenja

6



Ispitivanje polimera Termogravimetrijska analiza (TGA) se

vrši na uzorcima da se odrede promjene mase sa promjenom temperature

TGA se koristi kod polimera da se odredi temperatura degradacije, apsorbovana vlaga, nivo organiskih i anorganskih komponenti u materijalu, tačke razgradnje eksploziva i ostaci otapala






Ispitivanje polimera Visokobrzinski udarni test se koristi za

određivanje čvrstoće, krivulje sila/deformacija i ukupne apsorpcije energije udara

Kako dosta materijala (posebno termoplastika) ima manju udarnu čvrstoću na nižim temperaturama, potrebno je simulirati stvarne uslove eksploatacije






Ispitivanje drveta

Mehanička ispitivanja Akustična ispitivanja Elektromagnetska ispitivanjaNuklearna

ispitivanja Ispitivanja

zaštitnog premaza



Ispitivanje drveta

Mehanička ispitivanja: statičko savijanjeotpor bušenjuotpor prodiranju

igle

7



Ispitivanje drveta

Ispitivanje savijanjem



Ispitivanje drveta



Ispitivanje drveta

Otpor prodiranju igle



Ispitivanje drveta

Akustične metode:Tajmer talasa naprezanja

(stress wave timer)UltrazvukAkustična emisijaVibracije (uzdužne, poprečne,

torzione)



Ispitivanje drveta

Tajmer talasa naprezanja (stress wave timer) mjeri brzinu propagacije zvuka kroz drvo

Otkriva unutrašnje defekteOdređuje integritet strukture

stabla



Ispitivanje drveta

8



Ispitivanje drveta

Akustična tomografija



Ispitivanje drveta




Ispitivanje drveta

Ispitivanje MDF pločaultrazvukom



Ispitivanje drveta

Elektromagnetne metode:mjerenje

sadržaja vlage

mikrotalasna mjerenja

termografija



Ispitivanje drveta Ispitivanje Ispitivanje proizvodaproizvoda


Ispitivanje drveta

9



Ispitivanje drveta

Nuklearna ispitivanja:x-zrakegama-zrake

(CT)Magnetna

rezonanca



Ispitivanje drveta

Akustična ispitivanja: Ispitivanje živog drvećaOtkrivanje defekata Izbor drveta za izradu muzičkih

instrumenata

Akustične osobine drveta: brzina zvuka, akustična impedanca, prigušenje (logaritamski dekrement )



Ispitivanje drveta Logaritamski dekrement



Ispitivanje drveta Logaritamski dekrement



Ispitivanje drveta

Brzina zvuka kroz drvo sa defektima je manja



Ispitivanje drveta


10



Ispitivanje drveta

Ispitivanje sile izvlačenja vijka iz drveta



Ispitivanje papira

Papir je složeni ortotropni, anizotropni i higroskopan materijal

Velike varijacijeosobina: potreban veći brojuzoraka



Ispitivanje papira Masa, sadržaj

vlage Debljina Zatezna čvrstoća Cijepanje Higroekspanzija Hrapavost Transparentnost Boja Upijanje vode

Papir "pamti" vlagu – svaka promjena vlažnosti ponovo mijenja osobine

Osobine u različitim pravcima su različite



Ispitivanje papira

Mjerenje debljine

Mjerenjezateznečvrstoćekidalicom



Ispitivanje papira

Ispitivanje na pritisak(izvijanje)

Refleksijasvjetlosti

Documents

Ispitivanje proizvoda Mehaničko ispitivanje nemetala Mehanicke osobine nemetala.pdf · 2 Ispitivanje proizvoda Mehaničko ispitivanje nemetala 7/59 Ispitivanje polimera Polietilen