آزمون بررسی خواص کششی پلیمرها
خواص کششی (Tensile Properties)
- ASTM D683
- SO 527
- SIRI 6621
خواص کششی به مجموعه‌ای از خواص ازجمله استحکام کششی، درصد ازدیاد طول تا شکست و مدول کششی گفته می‌شود که برای به دست آوردن اطلاعات پایه‌ای در رابطه به طراحی سازه‌ها و قطعات مختلف، توسط آزمون کشش تعیین می‌شوند.
دستگاه آزمون یک دستگاه عمومی (Universal) هست که با استفاده از فک‌های مختلف آن برای آزمون‌های مختلف خواص مکانیکی پلیمرها، ازجمله خواص کششی، خمشی و فشاری می‌تواند مورداستفاده قرار بگیرد. دستگاه از دو فک تشکیل‌شده است که یکی از آن‌ها ثابت و دیگری متحرک هست. در خصوص آزمون کشش، دو گریپ به دو فک دستگاه متصل است که آزمونه دمبلی شکل به آن‌ها بسته می‌شود. سرعت حرکت فک متحرک دستگاه با توجه به نوع نمونه مورد آزمون تعیین‌شده و آزمونه با سرعت ثابتی تحت اعمال نیرو قرار می‌گیرد. آزمون تا شکسته شدن آزمونه ادامه یافته و نمودار تغییرات نیروی اعمالی برحسب تغییر طول آزمونه توسط دستگاه رسم می‌شود. معمولاً تغییر طول قسمت باریک آزمونه موردبررسی قرارگرفته و از یک اکستنسومتر برای این منظور استفاده می‌شود.
در این آزمون معمولاً به‌جای رسم تغییرات نیرو برحسب تغییر طول، تغییرات تنش (Stress) برحسب (Strain) آزمونه را رسم می‌کنند که به‌این‌ترتیب مشخصات مهمی از ماده مورد آزمون به دست می‌آید.
پارامترهای مهم برگرفته از آزمون کشش
مدول الاستیک (Elastic Modulus)
نسبت تنش به کرنش هست که درواقع شیب قسمت خطی نمودار تنش-کرنش است و معمولاً با واحد گیگاپاسکال بیان می‌شود. مدول بالا به معنای این است که نمونه صلب (rigid) بوده و برای کشش آن و رسیدن به یک کرنش خاص باید تنش زیادی به آن اعمال نمود.
تنش تسلیم (Yield Stress)
تنشی است که در آن‌یک تغییر طول قابل‌ملاحظه بدون افزایش بار در نمونه رخ می‌دهد. تغییر شکل به وجود آمده در آزمونه پس از رسیدن به تنش تسلیم، یک تغییر شکل دائمی هست.
تنش شکست (Stress at Break)
تنش مربوط به آخرین نقطه نمودار است که در آن شکست یا پارگی در نمونه رخ می‌دهد.
استحکام کششی (Tensile Strength)
بیش‌ترین حد تنش در نمودار تنش-کرنش هست. گاهی استحکام کششی با تنش تسلیم و گاهی نیز با تنش در نقطه شکست برابر هست. به‌عنوان‌مثال وقتی‌که نمونه رفتار سخت شدن براثر تنش (Stress hardening) از خود نشان دهد، استحکام کششی برابر تنش در شکست خواهد بود.
درصد ازدیاد طول تا شکست (Elongation at Break)
بیش‌ترین میزان کرنش در نمودار تنش-کرنش هست و از مهم‌ترین مشخصه‌های یک نمونه است.
ابعاد آزمونه‌ها
با توجه به جنس و مشخصات نمونه‌های مختلف، آزمونه‌های دمبلی شکل استاندارد متفاوت، توسط قالب‌گیری تزریقی یا فشاری تهیه‌شده و یا از ورق‌های پلیمری بریده می‌شوند. معمولاً سه نوع دمبل الف، ب و ج با شکل و اندازه‌های مختلف برای آزمون کشش مورداستفاده قرار می‌گیرد. انتخاب انواع دمبل بر اساس نوع و مقدار نمونه انجام می‌شود.
آزمونه‌های نوع الف
آزمونه نوع الف برای تمامی نمونه‌های سخت و نرم که دارای ضخامت بین 4 تا 10 میلی‌متر باشند، می‌تواند مورداستفاده قرار گیرد. هنگامی‌که مقدار نمونه کافی برای تهیه دمبل نوع الف موجود باشد، استفاده از این نوع دمبل در آزمون کشش توصیه می‌شود. همچنین برای آزمون نمونه‌های کامپوزیتی تقویت‌شده نیز باید از دمبل نوع الف استفاده نمود.
آزمونه‌های نوع ب
آزمونه‌های نوع ب برای آزمون مواد نرم باضخامت کم‌تر از 4 میلی‌متر مورداستفاده قرار می‌گیرد. در مورد نمونه‌های سخت و نیمه سخت، هنگامی از آزمونه‌های نوع ب استفاده می‌شود که مقایسه سختی نمونه‌های مختلف موردنظر باشد.
آزمونه‌های نوع ج
برای آزمون مواد سخت و نیمه سخت، فقط درصورتی‌که مقدار مواد برای تهیه آزمونه‌ها کم بوده و یا ضخامت ورقی که دمبل‌ها از آن بریده می‌شوند، کم‌تر از 4 میلی‌متر باشد، از آزمونه‌های نوع ج استفاده می‌شود.