ISO 527-4 Proprietà di trazione di isotropi e ortotropiFibra-Il compositi di plastica rinforzati

Come eseguire un test di trazione su materiali compositi secondo ISO 527-4

ISO 527-4 è uno standard di test internazionale per determinare le proprietà di trazione difibra-Il compositi di plastica rinforzati. ISO 527-4 copre le condizioni di test per i compositi non unidirezionali isotropi e ortotropici e si riferisce a ISO 527-1. Questa guida è progettata per presentarti agli elementi di base di un test di trazione ISO 527-4, tra cui una panoramica dell'attrezzatura, del software e dei campioni necessari. Tuttavia, chiunque abbia intenzione di condurre test su ISO 527-4 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato per la lettura del pieno standard.

Cosa misura ISO 527-4?

Un test ISO 527-4 viene eseguito applicando una forza di trazione a un campione e misurando varie proprietà del campione sotto stress. È condotto su una macchina di test universale (chiamata anche una macchina di test di trazione) a una velocità di croce fissa che dipende dalla geometria del campione e dal tipo di test scelto. ISO 527-4 misura le seguenti proprietà di trazione:

Rapporto di Poisson - Il rapporto tra la variazione della deformazione trasversale e assiale tra 0,05% e 0,25% di deformazione

Modulo di elasticità: la pendenza della risposta di sollecitazione/deformazione del campione, generalmente determinata tra lo 0,05% e lo 0,25% di deformazione

Ceppo di trazione a resistenza alla trazione - la tensione di trazione corrispondente alla resistenza alla trazione

Resistenza alla trazione - La massima sollecitazione applicata durante il test (di solito lo stress in pausa)

ISO 527-4 è lo standard giusto per te?

Sono necessarie una vasta gamma di test diversi per caratterizzare completamente i materiali compositi anisotropi ed eterogenei. ISO 527-4 è uno dei test più elementari eseguiti su materiali compositi ed è ampiamente utilizzato per valutare, qualificare e certificare le loro proprietà di trazione. ISO 527-4 può essere utilizzato per i compositi con sia continuo che discontinuofibrarinforzi, mentre ISO 527-5 è destinato a testare un continuo unidirezionalefibracompositi. Materie plastiche rafforzate da particelle o brevifibrepuò essere testato su ISO 527-2. I metodi di prova preconfigurati per tutti questi standard, insieme a molti altri, possono essere trovati inKason'SSoftware di test universale.

Esemplari

ISO 527-4 definisce tre tipi di campione di prova.

Gli esemplari di tipo 1B sono unmodellatoTipo di "dog-osso" adatto per il test cortofibraMateriali rinforzati con una matrice termoplastica.

I campioni di tipo 2 sono rettangolari con una sezione trasversale costante e sono adatti per testare continuofibraMateriali con termoset e matrici termoplastiche. I campioni di tipo 3 sono simili ai campioni di tipo 2 con l'aggiunta delle schede di fine, che sono comuni nei test compositi al fine di impedire che il campione venga danneggiato dalle impugnature.

Misurazione del campione

Tutti i campioni devono essere misurati prima dei test in conformità con ISO 16012 o ISO 23529.micrometridovrebbe essere adatto 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 (spessore e larghezza) del campione, poiché lo stress viene calcolato dividendo la forza applicata per l'area trasversale del campione (questo è mostrato nelle unità di PSI, PA, KPA,GPA, ecc.). Mentre lo spessore e la larghezza dei campioni rigidi richiedono diverse accuratezze di misurazione, è comune utilizzare lo stesso dispositivo di misurazione per entrambi. Cilindrico o rettangolaremicrometroI suggerimenti possono essere utilizzati, supponendo che soddisfino le dimensioni richieste da ISO 16012.

La funzione del dispositivo di misurazione del campione automatico in Universal consente agli operatori di connettersi fino a due dispositivi (micrometriOcalibri) al software di test. I dati di misurazione verranno caricati direttamente nel software di test, eliminando la possibilità di errori di input e aumentando l'efficienza dei test.

Sistema di test dei materiali

ISO 527-4 può essere eseguito su una macchina di prova universale del modello Top o Floor Top o Floor. Un 100 o 250knIl sistema è di solito richiesto quando si verifica il carboniofibracompositi, sebbene un 30kno 50knIl sistema del modello di tabella può essere sufficiente per testare il vetrofibracompositi.

Misurazione della deformazione

Sono disponibili diversi dispositivi per misurare la deformazione durante i test ISO 527-4. Se utilizzato con strumentazione adeguata, i manometri di resistenza elettrica legati forniscono un metodo per determinare la deformazione al di sotto dell'area attiva (in genere pochi mm²) del calibro. I calibro di deformazione di solito sono costituiti da una sottile griglia di lamina metallica su un supporto organico e possono essere utilizzati per il test a una vasta gamma di temperature dalla criogenica a oltre 200 ° C. I calibro di deformazione richiedono il condizionamento per generare un segnale elettrico utile ed è disponibile un adattatore di facile utilizzo con l'elettronica standard di una macchina di prova.

Una serie di opzioni estensometriche sono disponibili anche a seconda delle esigenze del laboratorio. Il tipo più semplice è un dispositivo a clip che deve essere tagliato direttamente sul campione all'inizio di ogni test e rimosso prima che il campione si interrompa. L'estensometro a clip-on, lunghezza del calibro fisso 2630 è adatto per la misurazione della deformazione assiale. È disponibile un estensometro a clip biassiale per i test che richiedono la misurazione della deformazione assiale e trasversale per la determinazione del rapporto di Poisson.

L'estensometro che si collega automaticamente al campione senza interferenze da parte dell'operatore di prova. Ciò è utile nei laboratori con esigenze di throughput elevate, poiché elimina la necessità di manutenzione manuale da parte dell'operatore e fornisce anche un posizionamento più coerente su un gran numero di campioni. Il posizionamento coerente si traduce in valori di modulo più ripetibili.

I materiali compositi sono spesso destinati all'uso nel settore aerospaziale e quindi devono essere resilienti a condizioni di temperatura estrema. Per simulare queste condizioni, i test ISO 527-4 possono essere eseguiti all'interno di una camera di temperatura in cui LN2 o CO2 vengono utilizzati per riscaldare o raffreddare la camera a temperature specifiche dell'applicazione. I calibri di deformazione o gli estensimetri a clip possono essere utilizzati fino a una temperatura massima di 200 ° C. È inoltre possibile utilizzare un estensometro video avanzato senza contatto, che ha il vantaggio di essere posizionato al di fuori della camera di temperatura. L'AVE2 non tocca fisicamente il campione e pertanto non deve essere rimosso dal campione prima del fallimento. Ciò elimina la necessità che l'operatore di prova apra e chiuda la porta della camera durante i test.

Camera di prova

Le camere di temperatura utilizzano la convezione dell'aria forzata e gli elementi di riscaldamento resistenti per ottenere temperature elevate e raffreddamento a azoto liquido o anidride carbonica per ottenere basse temperature. La gamma di camere ambientali Kason offre ampie capacità di test della temperatura per la valutazione delle proprietà dei materiali in condizioni di test non associato. Una gamma completa di impugnature complementari,pullrodsed estensimetri sono disponibili.

Controllo del test

I test ISO 527-4 sono condotti a una velocità di croce costante. La velocità del test prescritta dipende dal tipo di campione e dal tipo di test eseguito. Ad esempio, i test eseguiti per il controllo di qualità di routine possono essere eseguiti a velocità più elevate (5 e 10 mm/min) rispetto a quelli utilizzati per la qualifica (2 mm/min).

Calcoli e risultati

Quando si presentano i risultati dei test, è importante garantire che i termini di misurazione siano correttamente definiti al fine di garantire la conformità con ISO 527-4 e facilitare il confronto dei dati tra i diversi laboratori.

Stress di trazione/resistenza alla trazione: lo stress di trazione viene determinato dividendo la forza in un determinato punto per l'area del campione medio. La resistenza alla trazione di un campione è la massima sollecitazione di trazione raggiunta prima del fallimento.

Deformazione di trazione/deformazione di trazione a guasto: la deformazione di trazione è la deformazione ingegneristica misurata dal dispositivo di misurazione della deformazione (estensione o estensometro). La deformazione di guasto della trazione è la deformazione corrispondente alla resistenza alla trazione.

Modulo: il modulo è definito come la pendenza della risposta a ceppo di sollecitazione tra 0,05% e 0,25% di deformazione a meno che non vengano riportati valori alternativi nella specifica del materiale. Poiché il calcolo del modulo inizia con una deformazione dello 0,05%, è estremamente importante che vengano applicati pre-stress appropriati al materiale per rimuovere eventuali forze di calo o compressione indotte dall'afferrare il campione. Non deve superare lo 0,05% di deformazione o l'1% della resistenza alla trazione del materiale.

Rapporto di Poisson: il rapporto di Poisson viene determinato prendendo il rapporto tra la variazione della deformazione trasversale e la variazione della deformazione assiale sullo stesso intervallo di deformazione assiale utilizzata per determinare il modulo (da 0,05% allo 0,25%).