ASTM D638 è lo standard di test più comune per determinare le proprietà di trazione della plastica rinforzata e non rinforzata. Con l'uso delle materie plastiche ai massimi storici, è fondamentale che i produttori siano in grado di valutare correttamente la resistenza meccanica dei loro materiali. Questa guida è progettata per presentarti agli elementi di base di un test di trazione in plastica ASTM D638, tra cui una panoramica dell'attrezzatura, del software e dei campioni necessari. Tuttavia, chiunque abbia intenzione di condurre i test ASTM D638 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato per la lettura dell'intero standard.

ASTM D638 viene eseguito applicando una forza di trazione a un campione e misurando varie proprietà del campione sotto stress. Viene condotto su una macchina di test universale (chiamata anche una macchina di test di trazione) a velocità di trazione che vanno da 1 a 500 mm/min fino a quando il campione non si guasta (rendimenti o pause). Sebbene ASTM D638 misura molte proprietà di trazione diverse, le seguenti sono le più comuni:
Resistenza alla trazione: la quantità di forza che può essere applicata a una plastica prima che produca (si estende irreparabilmente) o si rompe.
Modulo di trazione: quanto un materiale può deformarsi (allungamento) in risposta allo stress prima che produca. Il modulo è una misurazione della rigidità del materiale.
Allungamento: l'aumento della lunghezza del calibro dopo la pausa divisa per la lunghezza del calibro originale. Una maggiore allungamento indica una maggiore duttilità.
Il rapporto di Poisson - una misurazione della relazione tra quanto un materiale viene allungato e quanto sia sottile durante il processo di stretching.
Esistono molti metodi di prova diversi per vari tipi di materie plastiche. ASTM D638 si applica solo a campioni di plastica rigidi tra 1,00 mm e 14 mm di spessore. Se il campione è un foglio o un film di spessore inferiore a 1,00 mm, dovrebbe essere testato su ASTM D882. Mentre fornisce risultati simili a ISO 527-2, ASTM D638 non è considerato tecnicamente equivalente a causa delle differenze nelle dimensioni del campione e nei requisiti di test. Mentre alcuni grandi produttori multinazionali testano sia con ASTM D638 che in ISO 527-2, la maggior parte dei nostri clienti dimostra una preferenza per uno standard o l'altro in base alla loro posizione geografica. I produttori nordamericani di solito testano l'ASTM D638 mentre quelli in Europa e in Asia testano principalmente l'ISO 527-2. I clienti in Cina testano ugualmente a ASTM D638 e ISO 527-2. Tutti questi metodi di test possono essere trovati nei moduli applicazioni di Bluehill® Universal, che sono modelli di metodo preconfigurati per gli standard ASTM e ISO più popolari.
La maggior parte dei test ASTM D638 viene eseguita su una macchina di test universale della tabella Top. Un sistema da 5 kN o 10 kN (1125 o 2250 lbf) è più comune, ma poiché possono essere necessarie materie plastiche e compositi rinforzati, possono essere necessarie unità di capacità più elevata - come sistemi da 30 kN o 50 kN.
È importante che i campioni siano tenuti saldamente all'interno della macchina di trazione. Le impugnature pneumatiche di azione laterale con facce di mascella seghettate sono spesso le migliori impugnature per contenere materie plastiche rigide. Con le impugnature pneumatiche, la forza di presa viene mantenuta dalla pressione dell'aria, che rimane costante anche se lo spessore del campione cambia in modo significativo durante il test. Per le forze superiori a 10 kN, in genere trovate solo con materiali rinforzati, sono preferite le impugnature manuali di azione a cuneo.
Esistono cinque tipi di campioni ammissibili per ASTM D638 che differiscono per dimensioni a seconda dello spessore del campione e della quantità di materiale disponibile. I più comunemente usati sono i campioni di tipo I, di spessore di 3,2 mm e generalmente creati mediante stampaggio a iniezione. Gli esemplari di tipo I hanno una lunghezza complessiva di 165 mm e una larghezza di 13 mm, con una lunghezza del calibro di 50 mm. Gli esemplari piatti sono in genere modellati, tagliati o lavorati in una forma di "osso dog" o "manubri", che garantisce che la rottura si verifichi al centro del campione piuttosto che nelle aree di serraggio. Oltre ai campioni piatti, ASTM D638 consente anche il test di tubi e aste rigide, entrambi i quali devono anche essere lavorati a forma di cane. Nei casi in cui il materiale è limitato, molti laboratori utilizzeranno campioni di tipo IV o di tipo V. Le dimensioni richieste per i campioni di tipo IV sono uguali a quelle richieste per la crusca C ASTM D412, il che significa che è possibile utilizzare la stessa fustigazione. I campioni di tipo V sono i più piccoli, con una lunghezza del calibro di soli 0,3 pollici.
Tutti i campioni devono essere misurati prima del test in conformità con ASTM D5947. I micrometri più tipici dovrebbero essere adatti per eseguire queste misurazioni. Affinché il sistema di test visualizzi le misurazioni dello stress anziché solo le misurazioni della forza, gli operatori verranno chiesto di inserire l'area della sezione trasversale (o spessore e larghezza) del campione, perché stress = area di forza / sezione trasversale (questo è mostrato in unità di PSI, PA, KPA, GPA, ecc.).
I campioni di fuste o lavorati devono essere misurati individualmente, ma gli operatori che utilizzano campioni stampati iniezione devono solo misurare un singolo campione da un lotto di campionamento che fornisce la variazione in quel lotto di campionamento è dimostrata inferiore all'1%. I campioni modellati a iniezione sono spesso prodotti con un angolo di tiro invece di essere perfettamente quadrati, che devono essere presi in considerazione quando si misura il campione. Assicurati sempre che le misurazioni della larghezza siano prese al centro dell'angolo di bozza.
La funzionalità del dispositivo di misurazione del campione automatico in Bluehill Universal consente agli operatori di connettere fino a due micrometri o dispositivi di misurazione al computer e inserire i dati direttamente nel software. Ciò elimina le possibilità di errori di input e aumenta l'efficienza.
Per testare correttamente, i campioni devono essere tenuti perpendicolari alle facce della mascella e non inclinati su un angolo. Il disallineamento dei campioni può causare importanti variazioni dei risultati e dovrebbe essere prestata una cura adeguata per garantire che i campioni siano tutti allineati in modo coerente per ogni test. Un modo per affrontare il disallineamento è usare una faccia della mascella vicina alla stessa larghezza del campione, rendendo relativamente facile regolare visivamente l'allineamento. Ma il modo più semplice per prevenire il disallineamento è utilizzare un dispositivo di allineamento del campione che si monta direttamente sui corpi della presa. Questa è una barra semplice che fornisce un punto di arresto regolabile in modo che gli operatori possano facilmente dire che il loro campione è stato allineato correttamente.
Quando le impugnature vengono serrate sui campioni di plastica in preparazione per eseguire un test, vengono spesso applicate forze di compressione indesiderate. Queste forze, sebbene minute, possono interferire con i risultati dei test se non trattati correttamente: è importante che non siano bilanciate dopo l'inserimento del campione, poiché ciò causerà un offset nei risultati. Il software universale bluehill può essere programmato per normalizzare le forze attraverso più campioni e rimuovere qualsiasi forza di calcolo o di compressione, garantendo risultati coerenti tra i campioni. Nelle macchine di test universali della serie 6800, raccomandiamo anche l'uso della protezione dei campioni, progettata per prevenire danni al campione o al sistema durante la fase di configurazione di un test, prima che vengano definiti i limiti operativi di un test. Quando acceso, il campione protegge automaticamente la traversa per mantenere forze indesiderate sotto un certo limite.
Il modulo di elasticità - quanto il campione si estende o deforma in risposta alla forza di trazione - è uno dei tipi più importanti di dati raccolti da test di trazione in plastica ASTM D638. Gli utenti hanno bisogno di un dispositivo di misurazione della deformazione appropriato - un estensometro - per raccogliere questi dati. Gli estensometri per la misurazione del modulo devono rispettare la classe B-2 ASTM E83.
Sono disponibili diverse opzioni di estensometro a seconda delle esigenze del tuo laboratorio. Il tipo più semplice è un esterometro a clip-on della serie 2630 di lunghezza fissa. Un operatore deve tagliarlo direttamente sul campione all'inizio di ogni test e rimuoverlo dopo che il campione produce o prima che il campione si interrompa. Se test per POI0
Quando si presentano i risultati dei test, è importante garantire che i termini siano correttamente definiti al fine di garantire la conformità allo standard e facilitare il confronto dei dati tra diversi laboratori. L'errore più comune nel reporting dei dati è di segnalare i valori di deformazione utilizzando una sorgente errata (estensometro anziché croce) che può portare a risultati drasticamente diversi.
Gli standard di test delle materie plastiche si riferiscono a un termine chiamato deformazione nominale che è definita in modo diverso a seconda del metodo di test utilizzato. Per ASTM D638, la deformazione nominale è definita come la deformazione misurata dallo spostamento della traversa, non dall'estensometro. Questo perché la plastica non si rompe omogenei e lo sforzo è spesso focalizzato su una parte sproporzionatamente piccola del campione, una proprietà chiamata "NECKING". Per qualsiasi materiale che il collo o ha un punto di snervamento, l'allungamento percentuale in pausa non può essere segnalato tramite l'estensometro, poiché il collo può verificarsi al di fuori della lunghezza del calibro dell'estensometro. Pertanto la deformazione nominale deve essere utilizzata per segnalare l'allungamento percentuale in qualsiasi punto dopo la resa. L'uso di un estensometro per la deformazione durante la rottura è accettabile solo se la deformazione è omogenea in tutto il campione e non presenta necking o resa.
Le materie plastiche che presentano comportamenti diversi possono richiedere l'uso di diversi calcoli del modulo per catturare in modo appropriato la porzione elastica del test. La maggior parte del software di test moderno consente la personalizzazione dei calcoli del modulo. Comprendere come viene calcolato il modulo è fondamentale per garantire coerenza nei risultati.
Per un materiale che non presenta una vera porzione lineare, si consiglia in genere un modulo Secant, creando una linea di modulo tra zero e qualsiasi punto definito dall'utente sulla curva. I calcoli del modulo del segmento formano una linea più adatta tra un punto di partenza e end-punto specificato ed esegue un adattamento dei minimi quadrati. Più comunemente, viene utilizzato il calcolo del modulo di un giovane, determinando la pendenza su un numero di regioni e segnalando la pendenza più ripida tramite una vestibilità dei minimi quadrati. Bluehill Universal consente agli utenti di definire una serie di regioni o di utilizzare il calcolo del modulo di Young automatico.
Per i laboratori con esigenze di test ad alto volume, è possibile apportare diverse modifiche alla configurazione della macchina di trazione per accelerare il processo di test e aumentare la throughput, fino a includere sistemi di test completamente automatizzati. I sistemi completamente automatizzati sono progettati per incorporare la misurazione dei campioni, il caricamento dei campioni, il test e la rimozione e sono in grado di funzionare per ore senza interazione dell'operatore. Questi sistemi aiutano a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano e possono essere lasciati in esecuzione dopo che uno spostamento termina per continuare a ottenere risultati quando gli operatori tornano a casa.