مقاومت ضربه پلیمرها

استحکام ضربه پاندولی (Pendulum Impact Strength)

مقدار انرژی که براثر شکست نمونه مصرف می‌شود، انرژی شکست نام دارد. مقدار انرژی شکست به ازای سطح یا ضخامت واحد نمونه استحکام ضربه نام دارد که با تقسیم کردن انرژی شکست به سطح مقطع و یا ضخامت نمونه به دست آیند.
روش آیزود و چارپی برای پیش‌بینی رفتار آزمونه‌های ویژه تنش‌های ضربه‌ای خاص و تخمین شکنندگی یا سختی آن‌ها به کار می‌روند. نتایج این آزمون‌ها را نباید به‌عنوان مرجعی از داده‌های محاسباتی در طراحی اجزاء به کار گرفت. اطلاعات مربوط به رفتار نوعی یک ماده را می‌توان با امتحان کردن انواع مختلف آزمونه‌های تهیه‌شده با شرایط متفاوت، شعاع‌های برش و درجه حرارت‌های متغیر آزمون، تعیین کرد.
هر دو این آزمون‌ها با یک دستگاه ضربه پاندولی انجام می‌شوند. آزمونه در برابر یک چکش آونگی با لبه ضربه زننده از جنس فولاد سخت دارای شعاع خاص بسته می‌شود و چکش از ارتفاع از قبل تعیین‌شده رها می‌شود و به‌این‌ترتیب باعث بریده شدن آزمونه در اثر اعمال بار ناگهانی می‌شود. انرژی ذخیره‌شده در چکش آونگی آن را به سمت بالا می‌راند. اختلاف ارتفاع افتادن و بازگشت آونگ، نشان‌دهنده انرژی لازم برای شکستن آزمونه میله‌ای هست.
آزمون را می‌توان در دمای اتاق یا در دماهایی پایین‌تر جهت شکنندگی در حالت دماپایین انجام داد. میله‌های آزمونه می‌توانند ازلحاظ شکل و ابعاد شکاف‌ها باهم متفاوت باشند.
نتایج آزمونه ضربه ناشی از افتادن وزنه همانند صفحه Gardner و Flexed هم به هندسه تکیه‌گاه و هم به شکل وزنه بستگی دارند. این نتایج را تنها بایستی به‌منظور دست‌یابی به رده‌بندی‌های مقایسه‌ای مواد به کاربرد.
مقادیر ضربه را نمی‌توان بدون در نظر گرفتن هندسه وسایل آزمون و آزمونه‌ها و صرفاً منطبق با نیازمندی‌های نهایی بیان کرد. اگر مود یا حالت شکست و سرعت‌های ضربه در هر دو روش یکسان باشند ممکن است به ذهن برسد که طبقه‌بندی‌های مصالح در دو روش آزمون مشابه هستند.

 مقاومت ضربه‌ای آیزود (Izod Impact Strength)

  • ASTM D256
  • ISO 180
  • ISIRI 6981

آزمون ضربه بر آزمونه چاک‌دار به روش آیزود، استانداری جهت مقایسه مقاومت ضربه‌ای مواد پلاستیک هست. درهرصورت این آزمون کمی با پاسخ یک قطعه ریختگی ‌شده به یک ضربه واقعی محیطی، تناسب دارد. به علت تغییر حساسیت شکاف در مواد، این آزمون بعضی مواد را نسبت به مواد دیگر بیش‌تر تخریب می‌کند. اگرچه نتایج آزمون اغلب به‌عنوان مقادیر فاقد مفهوم خاصی از مقاومت ضربه‌ای در ذهن موردنقد قرار می‌گیرد ولی باید توجه داشت که هدف آزمون، سنجش حساسیت شکاف در قیاس باقدرت ماده پلاستیک در برابر ضربه هست و مقادیر به‌دست‌آمده به‌طور گسترده‌ای به‌عنوان راهنمای مقایسه سفتی مواد، موردپذیرش واقع‌شده‌اند.
آزمون آیزود بر روی آزمونه چاک‌دار بهترین روش اعمال‌شده در تعیین مقاومت ضربه‌ای قطعات دارای گوشه‌های تیز متعدد مانند تیغه‌ها، دیواره‌های متقاطع و سایر افزاینده‌های تنش هست.
آزمون آیزود بر روی آزمونه بدون چاک با همان هندسه بارگذاری با این استثناء که هیچ شکافی در آزمونه وجود ندارد، انجام می‌شود (یا آزمونه به طریق معکوس بسته‌شده است). این نوع آزمون همواره مقادیر بالاتری را نسبت به آیزود چاک‌دار فراهم می‌آورد چراکه فاقد یک متمرکز کننده تنش هست.
مقاومت ضربه‌ای آیزود آزمونه‌های چاک‌دار انرژی ضربه‌ای مصرفی برای شکستن یک آزمونه چاک‌دار است که به‌وسیله سطح مقطع عرضی اصلی آزمونه در ناحیه چاک تقسیم‌شده است و برحسب کیلوژول بر مترمربع نشان داده می‌شود. آزمونه درست خلاف جهت ماشین ضربه‌زنی بسته می‌شود.

علامت ISO نوع آزمونه و نوع شکاف را بازگو می‌کند.

  • ISO 180/1A یعنی آزمونه نوع 1 و شکاف نوع A. ابعاد آزمونه نوع 1 عبارتند از: mm 80 طول، mm 10 ارتفاع و mm 4 ضخامت.
  • ISO 180/1U یعنی آزمونه نوع1، ولی بسته‌شده به طریق معکوس (با عبارت بدون شکاف مشخص می‌شود) آزمونه‌هایی که درروش ASTM به کار می‌روند ابعاد مشابهی دارند، شعاع شکاف و ارتفاع یکسان ولی ازنظر طول متفاوت هستند: mm 5/63 و نکته بسیار مهم‌تر تفاوت در ضخامت mm 2/3. نتایج ISO به‌صورت انرژی ضربه‌ برحسب ژول به‌کاررفته برای شکستن آزمونه تعریف می‌شود که توسط سطح مقطع آزمونه در محل شکاف تقسیم‌شده است. نتایج برحسب کیلوژول برحسب مترمربع گزارش می‌شوند.

نتایج ASTM به‌صورت انرژی ضربه برحسب ژول که توسط طول چاک (یا ضخامت آزمونه) تقسیم‌شده است، تعریف می‌گردد. این نتایج برحسب ژول بر متر گزارش می‌شوند.اختلاف ضخامت‌های آزمونه ممکن است همان‌گونه که جداگانه بحث شد، درنتیجه تعابیر مختلف «مقاومت ضربه‌ای» نیز حادث می‌شوند.

 مقاومت ضربه‌ای چارپی (Charpy Impact Strength)

  • ASTM D256
  • ISO 179
  • ISIRI 9277

مهم‌ترین اختلاف میان آزمون‌های چارپی و آیزود طریقه استقرار میله آزمون هست. در آزمون چارپی، آزمونه بسته نمی‌شود ولی به‌طور آزادانه روی تکیه‌گاه در یکه وضعیت افقی خوابانیده می‌شود. علامت ISO نوع آزمونه و نوع چاک را بازگو می‌کند:

  1.  ISO 179/2C یعنی آزمونه نوع 2 و شکاف نوع C.
  2. ISO 179/2D یعنی آزمونه نوع 2 ولی بدون شکاف.

آزمونه‌های مورداستفاده درروش DIN 53453 دارای ابعاد مشابه هستند. در هر دو روش ISO و DIN نتایج برحسب انرژی ضربه به ژول جذب‌شده توسط آزمونه بیان می‌شود که در محل شکاف توسط مقاطع آزمونه تقسیم‌شده است. نتایج برحسب کیلوژول بر مترمربع گزارش می‌شوند.