خواص خمشی
خواص خمشی (Flexural Properties)
ASTM D790
ISO 178
ISIRI 357
خواص خمشی به مجموعه‌ای از خواص نمونه از جمله استحکام، کرنش و مدول خمشی که در طی آزمون خمش تعیین می‌شود، اطلاق می‌گردد. به عنوان مثال استحکام خمشی، توانایی ایستادگی نمونه در مقابل نیروی خمشی اعمال شده در جهت عمود بر محور طولی آن می‌باشد.
در این آزمون خواص نمونه‌های پلاستیکی سخت و نیمه سخت اعم از مواد خالص و یا نمونه‌های کامپوزیتی تعیین می‌شود. نتایج این آزمون برای انتخاب قطعاتی که تحت بارگذاری خمشی نباید خم شوند، به کار می‌رود. مدول خمشی نمایان‌گر سفتی ماده، هنگام قرارگیری تحت بار خمشی می‌باشد. آزمون‌های تعیین استحکام خمشی نسبت به آزمون‌های کششی دارای مزایا زیادی بوده و در مواقعی که نمونه مورد استفاده به صورت میله‌ای شکل بوده و شکست قطعه در حالت خمیدگی اتفاق می‌افتد، این آزمون برای طرحی مناسب‌تر است. از طرف دیگر آماده کردن آزمونه برای آزمون خمش، بدون کرنش باقی‌مانده در آن آسان‌تر از آزمونه مربوط به آزمون کشش است. همچنین محکم بستن آزمونه در آزمون کشش، می‌تواند باعث ایجاد تمرکز تنش در برخی قسمت‌های آن شده و روی نتایج آزمون اثر بگذارد. مزیت دیگر آزمون خمش این است که اندازه‌گیری دقیق تغییر شکا نمونه در کرنش‌های کوچک را ممکن می‌سازد. تنش‌های اعمال شده به وسیله نیروهای خمشی ترکیبی از تنش‌های کششی و فشاری می‌باشد. در واقع وقتی قطعه‌ای تحت خمش قرار می‌گیرد، سطح بالای آن تحت فشار و سطح پایین آن تحت کشش است. خواص خمشی در عبارت‌هایی چون بیشینه تنش و کرنش در سطح بیرونی آزمونه مورد آزمون محاسبه و گزارش می‌شوند. بسیاری از پلیمرها حتی پس از خمیدگی زیاد تحت خمش نمی‌شکنند. بنابراین اندازه‌گیری استحکام خمش نهایی آن‌ها غیر ممکن است. به طور کلی برای پلیمرهایی که طی آزمون خمش شکسته شوند، بیشینه استحکام کششی در سطح پایینی آزمونه (که برای استحکام خمشی می‌باشد)، با استفاده از نیرویی که باعث شکسته شدن آزمونه شود، محاسبه می گردد. همچنین برای نمونه‌هایی که به آسانی تحت نیروهای خمشی نمی‌شکنند، استحکام خمشی هنگامی که لایه بیرونی آزمونه به میزان 5% کرنش پیدا کند، گزارش می‌شود.
کمیت‌های مهم در این آزمون، فاصله تکیه‌گاه‌ها، سرعت بارگذاری و بیشینه تغییر شکل خمشی (تغییر مکان وسط آزمونه نسبت به حالت افقی) می‌باشند. این کمیت‌ها طبق استاندارهای مختلف و بر مبنای ضخامت آزمونه محاسبه می‌گردند.
خواص خمشی پلاستیک‌ها با دو روش عمده تعیین می‌شود: روش سه نقطه‌ای و چهار نقطه‌ای. در روش چهار نقطه‌ای، آزمونه بر روی دو تکیه‌گاه قرار گرفته و اعمال نیرو بر آن در دو نقطه از بالای آن انجام می‌شود. این روش برای موادی که در طول آزمون، خمیدگی‌های زیادی را تحمل می‌کنند و به راحتی نمی‌شکنند، مفید است. سرعت اعمال کرنش به سطح زیرین آزمونه که تحت کشش است در خمش چهار نقطه‌ای mm/mm/min1 می‌باشد.
در روش سه نقطه‌ای که روش آزمون حاضر به آن می‌پردازد، آزمونه بر روی دو تکیه‌گاه قرار گرفته و نیرو از بالا به وسط آن اعمال می‌گردد. این روش به طور خاص برای موادی که در خمیدگی‌های نسبتاً پایین می‌شکنند طراحی شده است و در اندازه‌گیری خواص خمشی برای کنترل کیفیت به کار می‌رود. سرعت کرنش در روش خمش سه نقطه‌ای بسته به نوع نمونه mm/mm/min01/0 و یا mm/mm/min1/0 می‌باشد.
آزمون باید حداقل بر روی 5 آزمونه که قبلاً تحت خمش قرار نگرفته باشند، انجام شود. برای نمونه‌هایی که خواص آن‌ها در جهات مختلف، متفاوت می‌باشد، باید 5 زمونه در هر جهت مورد آزمون قرار بگیرد.
معمولاً از همان دستگاه عمومی که برای آزمون کشش استفاده می‌شود، در آزمون خمش نیز می‌توان استفاده کرد، فقط در این جا به جای گریپ‌های مورد استفاده در آزمون کشش از فک‌های مربوط به آزمون خمش استفاده می‌شود. تکیه‌گاه روی فک ثابت پایینی از میله‌های استوانه‌ای شکل به قطر حداقل یک هشتم اینچ تشکیل شده اند. پس از قرار دادن آزمونه روی دو تکیه‌گاه و با شروع آزمون، فک بالایی دستگاه با سرعت ثابتی به سمت پایین حرکت کرده و آزمونه را تحت خمش قرار می‌دهد. آزمون با شکستن آزمونه و یا رسیدن کرنش در سطح خارجی آزمونه به mm/mm05/0 خاتمه می‌یابد.