Materiale polimerice avansate - tsocm.pub.ro · - materiale plastice - elastomeri - materiale compozite armate Determinarea proprietăţilor de compresiune pentru produsul finit:-material

1

Materiale polimerice avansate

conf.dr.ing. Paul Stănescu

Încercări mecanice asupra polimerilor

Proprietăţi mecanice şi de rezistenţă

Rezistenţa mecanică → capacitatea unui material de a suporta

acţiunea unei forţe fără a se rupe → este dată de obicei de efortul

care produce ruperea

Ruperea începe de la cele mai periculoase dintre aceste defecte şi se

propagă pe o traiectorie de minimă rezistenţă, de-a lungul căreia

există neomogenităţi, goluri, incluziuni, impurităţi.

Rezistenţa mecanică → depinde (teoretic) de energia de legătură

dintre elementele structurale.

Practic: rezistenţa reală este mai mică decât cea teoretică (până la

câteva sute de ori)

Cauza: defecte şi fisuri ce există în orice material.

2


Ruperea are loc când se atinge o valoare critică a efortului, datorată

aplicării:

- forţă de mare intensitate

- forţă cu viteză mare

- forţă relativ mică, dar timp îndelungat

Rezistenţa materialului depinde de durata solicitării. Pentru durate

mari de timp, fenomenul se numeşte oboseală:

- oboseală statică → se aplică o solicitare statică

- oboseală dinamică → se aplică o solicitare dinamică

(oscilatorie)


Principalele mărimi ce intervin:

Forţa (încărcarea) [N] – se aplică (acţionează) asupra epruvetei

(piesei) generând o deformare şi o tensiune în probă, ce poate duce

la rupere.

Deformaţia [adimensională sau %] – modificarea unei dimensiuni

de referinţă pe unitatea dimensiunii iniţiale.

Efortul (tensiunea) [Pa] – solicitarea ce apare în probă în momentul

în care forţa acţionează asupra acesteia.

Rezistenţa la rupere [Pa] – valoarea critică a efortului în probă la

care apare ruperea acesteia.

0

0

L

LL

3

Determinarea proprietăţilor de tracţiune

Încercările la tracţiune ale polimerilor se fac în conformitate

cu standardul SR EN ISO 527-1,2,3,4,5:2012

Principiu

Epruveta este alungită în lungul axei sale principale cu o viteză

constantă, până la rupere sau până când tensiunea (sarcina) sau

deformarea (alungirea) atinge o valoare prestabilită.

Măsurători

În timpul încercării sunt măsurate sarcina suportată de către

epruvetă şi alungirea ei.


Formă şi dimensiuni

Tipul 1 (halteră) este destinat încercărilor materialelor

termoplastice sau termorigide simple sau armate (inclusiv cu fibre

scurte), dacă ruperea se produce în interiorul lungimii de referinţă.

Tipul 2 (dreptunghiular fără taloane) şi tipul 3 (dreptunghiular cu

taloane lipite) sunt destinate încercărilor materialelor termoplastice

sau termorigide armate cu fibre.

4



Viteză de încercare

Pentru epruvete de tip halteră:

- 10 mm/min pentru controale rutiniere ale calităţii

- 2 mm/min (sau 1 mm/min) pentru încercări de calificare, pentru

alungirea maximă sau modulul de elasticitate la tracţiune.

Pentru epruvete paralelipipedice din compozite de materiale

plastice armate cu fibre izotrope şi ortotrope (SR EN ISO 527-4

cap. 6.1 - tip 2 şi 3):

- 5 mm/min pentru controale rutiniere ale calităţii

- 2 mm/min pentru încercări de calificare, pentru alungirea

maximă sau modulul de elasticitate la tracţiune.

5



Raportul de încercare trebuie să conţină următoarele informaţii:

a) o referire la standardul ISO, cu indicarea tipului de

epruvetă şi a vitezei de încercare

b) identificarea completă a materialului de încercat, incluzând

tipul, sursa, producătorul, acolo unde sunt cunoscute

c) maşina de încercare utilizată şi clasa de precizie a acesteia

(conform ISO 5893)

d) tipul dispozitivului de strângere

e) tipul de indicator al alungirii sau deformării

f) condiţiile de încercare şi modul de condiţionare,

dacă este cazul

g) numărul de epruvete încercate

6


Raportul de încercare trebuie să conţină următoarele informaţii

(continuare):

h) forma (tipul) şi dimensiunile epruvetelor (lăţime/grosime,

minim/maxim/medie)

i) viteza de încercare

j) măsurătorile individuale: diagrame efort-deformaţie

k) rezultatele încercării: valori individuale şi valoare medie

l) tipul de rupere obţinut

m) declaraţie privind epruvetele pentru încercare respinse şi,

dacă acestea există, motivele respingerii

n) abaterea standard şi intervalele de încredere 95% pentru

valorile medii, dacă se cer.

o) incertitudinea de măsurare

p) data încercării


Curbă tip efort-deformare

a. material fragil

b,c. material ductil cu limită

de curgere

d. material ductil fără limită

de curgere

7


Aplicaţii:

Determinarea proprietăţilor intrinseci (de material):

- materiale plastice

- elastomeri

- materiale compozite armate

Determinarea proprietăţilor de tracţiune pentru produsul finit:

- centuri de siguranţă

- fire si fibre sintetice (textile, industriale, sportive)

- bare, profile

- elastomeri (ex. curele de transmisie, benzi transportoare)

- rezistenţă la lipire


Aplicaţii:

8


Aplicaţii:

http://www.adhesivetest.com/intro_at.htm

http://www.mecmesin.com/peel-test-adhesion-testing

Determinarea proprietăţilor de încovoiere

Încercările la încovoiere ale polimerilor se fac în conformitate

cu standardele SR EN ISO 178:2003 şi SR EN ISO 14125:2000

Principiu

Epruveta, sprijinită ca o pârghie, este supusă la încovoiere cu viteză

constantă, până la rupere sau până când deformaţia atinge o valoare

prestabilită.

În timpul încercării sunt măsurate forţa aplicată pe epruvetă şi

săgeata.

http://www.adhesivetest.com/intro_at.htm

9


Se elimină orice epruvetă cu grosime care depăşeşte toleranţa de ± 2% faţă de valoarea

medie şi se înlocuieşte cu alta, aleasă la întâmplare.


10


Raportul de încercare trebuie să conţină următoarele informaţii:

a) o referire la prezentul standard ISO, cu indicarea metodei de încercare,

clasa de material şi viteza de încercare

b) identificarea completă a materialului de încercat, incluzând tipul, sursa,

producătorul, acolo unde sunt cunoscute

c) maşina de încercare utilizată şi clasa de precizie a acesteia (conform ISO 5893)

d) data încercării

e) condiţiile de încercare şi modul de condiţionare, dacă este cazul

f) numărul de epruvete încercate

g) forma şi dimensiunile epruvetelor (se notează dacă epruvetele nu se încadrează în

toleranţa prevăzută)

h) distanţa nominală între reazemele utilizate

i) viteza de încercare

j) măsurătorile individuale: diagrame efort-deformaţie

k) rezultatele încercării: valori individuale şi valoare medie

l) tipul de rupere obţinut

m) abaterea standard şi intervalele de încredere 95% pentru valorile madii, dacă se cer.


Curbe tipice tensiune de încovoiere –

deformaţie de încovoiere sau săgeată

a. Epruvetă cu rupere înainte de curgere

b. Epruvetă cu maxim înainte de rupere

c. Epruvetă fără curgere şi fără rupere

înainte de săgeata convenţională

11



Aplicaţii:



- elastomeri


Determinarea proprietăţilor de încovoiere pentru produsul finit:

- material sportiv (cadru bicicletă, skiuri, undiţe)

- bare, profile

- materiale pentru construcţii

- piese auto (bare de protecţie)

- implanturi osoase artificiale

12


Aplicaţii:

Determinarea proprietăţilor de compresiune

Încercările la compresiune ale polimerilor se fac în

conformitate cu standardul SR EN ISO 604:2004

Principiu

Epruveta este comprimată în lungul axei sale principale cu o

viteză constantă, până la rupere (spargere) sau până când tensiunea

(sarcina) sau deformarea (comprimarea) atinge o valoare

prestabilită.

Măsurători

În timpul încercării sunt măsurate sarcina

suportată de către epruvetă şi comprimarea ei.

13


Aplicaţii:



- elastomeri


Determinarea proprietăţilor de compresiune pentru produsul finit:

- material sportiv (skiuri, sănii, mingi)

- bare, profile

- materiale pentru construcţii (linoleum, pardoseli,

expandate)

- piese

- implanturi osoase artificiale, materiale dentare


Aplicaţii:

14

Determinarea rezistenţei la şoc

Încercările la şoc ale polimerilor se fac în conformitate cu

standardele SR EN ISO 179:2000 şi SR EN ISO 180:2000

PRINCIPIUL METODEI

Se pozitioneaza epruveta orizontal pe cele două reazeme ale

bacurilor si este supusa incercarii la soc printr-o lovitura unica.

Charpy: Epruveta este asezata astfel incat crestatura va fi in

partea opusa impactului.

Izod: Epruveta va avea un capat fix si celalalt liber si este

asezata astfel incat impactul sa fie pe aceeasi parte pe care se afla

crestatura.

Se determina energia absorbita (J), care caracterizeaza

rezistenta la soc Charpy a materialului (kJ / m2).


Charpy Izod

15


310

N

c

iN

bh

Ea

Forme şi dimensiuni

- lungime = 80 ± 2mm

- lăţime(b) = 10 ± 0,2 mm

- grosime (h) = 4 ± 0,2 mm

- latimea ramasa dupa efectuarea crestaturii este bN = 8,0 ± 0,2 mm.

Efectuarea crestaturii:

- raza de 0.25 ± 0.05 mm, unghi de 450±10.

- adancimea crestaturii este de 2 ± 0.02 mm si este efectuata in

mijlocul epruvetei.


Pot apare 4 tipuri de rupere:

Rupere completa (C): epruveta se separa in doua sau mai multe

bucati;

Rupere “in balama” (H): este o rupere incompleta, dar in care

resturile epruvetei raman unite printr-un strat periferic care mai are

o rezistenta reziduala;

Rupere partiala (P): este o rupere incompleta, dar care nu intruneste

conditiile pentru a fi o rupere “in balama”;

Nu se constata rupere (N): epruveta este doar indoita sau impinsa

intre suportii dispozitului de fixare.

16

Alte proprietăţi mecanice

Duritate

- elastomeri (Shore A, 10N)

- polimeri termoplastici (Shore D, 50N)


Rezistenţă la abraziune:

- pentru produse supuse acestui tip de uzură:

lacuri, vopsele, anvelope, tălpi de încălţăminte

17


Încercări dinamice:

- rezistenţă la flexiune (oboseală la flexiune)

(anvelope, mingii, tălpi de încălţăminte, filme şi folii, piele

artificială şi naturală)

Documents

Materiale polimerice avansate - tsocm.pub.ro · - materiale plastice - elastomeri - materiale compozite armate Determinarea proprietăţilor de compresiune pentru produsul finit:-material