Thử nghiệm độ uốn 3 điểm theo tiêu chuẩn ASTM D790

Tiêu chuẩn ASTM D790 mô tả phương pháp thử nghiệm được sử dụng để xác định đặc tính uốn của nhựa không gia cố và gia cố, bao gồm vật liệu tổng hợp mô đun cao và vật liệu cách điện. Các kết quả thử nghiệm điển hình theo tiêu chuẩn ASTM D790 bao gồm mô đun uốn, ứng suất và biến dạng tại điểm chảy dẻo, cường độ uốn và biến dạng uốn khi đứt. Các thử nghiệm được sử dụng cho nhựa cứng và bán cứng, tuy nhiên chỉ giới hạn biến dạng tối đa là 5%.

ASTM D790: Mục tiêu và giá trị đặc trưng

Thử nghiệm độ uốn 3 điểm theo tiêu chuẩn ASTM D790 là phương pháp mô tả đặc tính tiêu chuẩn hóa truyền thống dành cho nhựa cứng và bán cứng. Các đặc tính uốn được xác định bằng các thử nghiệm này có tầm quan trọng lớn đối với các nhà thiết kế, kỹ sư và nhà sản xuất vật liệu để đảm bảo rằng vật liệu nhựa được sử dụng đáp ứng các yêu cầu cho ứng dụng của chúng.

Các kết quả thử nghiệm điển hình theo tiêu chuẩn ASTM D790 là:

• Mô đun uốn: mô đun uốn là thước đo độ cứng của vật liệu và cho biết nó có thể chịu tải trọng uốn tốt đến mức nào. Tiêu chuẩn ASTM D790 cung cấp ba phương pháp tính toán mô đun uốn, mỗi phương pháp dẫn đến các kết quả khác nhau:
  • Mô đun tiếp tuyến (Mô đun đàn hồi) Tỷ lệ, trong giới hạn đàn hồi, của ứng suất tương ứng với biến dạng
  • Mô đun tiết diện Tỷ lệ ứng suất và biến dạng tương ứng tại bất kỳ điểm nào được chọn trên đường cong ứng suất-biến dạng
  • Mô đun dây Độ dốc giữa hai điểm được chỉ định trên đường cong ứng suất-biến dạng
• Độ bền uốn: Độ bền uốn cung cấp thông tin về tải trọng tối đa mà vật liệu có thể chịu được khi uốn trước khi bị đứt.
• Ứng suất uốn tại một biến dạng uốn xác định
• Ứng suất uốn và biến dạng uốn tại điểm chảy dẻo và tại điểm đứt mẫu

Phương pháp kiểm tra

D790 mô tả hai quy trình kiểm tra khác nhau cho các loại vật liệu khác nhau. Chương trình A là phương pháp ưa thích, với tốc độ căng 0,01 mm/ mm/ phút. Chương trình B sử dụng tốc độ cắt 0.10 mm/ mm/ phút cho vật liệu không bị gãy ở mức cắt 5% khi được kiểm tra ở tốc độ thấp hơn. Tốc độ thử nghiệm yêu cầu của ASTM D790 được thể hiện như một hàm số của phạm vi hỗ trợ mẫu, độ sâu mẫu và tốc độ sốc.

Video: Phương pháp đo độ uốn 3 điểm

Kích thước mẫu thử theo ASTM D790

Để kiểm tra nhựa theo tiêu chuẩn ASTM D790, các mẫu thử được sản xuất bằng phương pháp ép phun hoặc gia công từ các tấm, tấm hoặc các bộ phận đúc bằng gia công cơ khí.

• Theo tiêu chuẩn ASTM D790, mẫu thử có tiết diện 3,2 mm x 12,7 mm và chiều dài 127 mm thường được sử dụng cho các hợp chất đúc nhựa. Tỷ lệ độ dày được chỉ định trên bệ đỡ là 16 dẫn đến khoảng cách đỡ là 51 mm. Ngoài ra, tiêu chuẩn còn xác định một loạt các yêu cầu bổ sung đối với mẫu có độ dày lớn hơn 3,2 mm và nhỏ hơn 1,6 mm.
• Để thử nghiệm vật liệu nhiệt rắn nhiều lớp và vật liệu tấm cách điện, mẫu thử có thể phải được gia công đến độ dày 25,4 mm hoặc 12,7 mm. Nếu cường độ cắt rất thấp so với cường độ kéo thì tỷ lệ độ dày trên giá đỡ phải tăng lên 32 hoặc thậm chí 40 để tránh gãy do cắt.
• Việc thử nghiệm vật liệu tổng hợp sợi có độ bền cao được thực hiện theo tỷ lệ độ bền cắt khi kéo với tỷ lệ khoảng cách hỗ trợ độ dày là 16, 32 hoặc 40. Đối với các vật liệu có tính dị hướng cao, tỷ lệ 60 thậm chí có thể được yêu cầu để xác định mô đun chính xác.

Cần hết sức cẩn thận khi đo kích thước mẫu thử để thử uốn. Do độ dày mẫu được tính bậc hai theo ứng suất uốn nên kết quả sai số đo cũng là hàm bậc hai. Sai số đo chỉ 0,1 mm với chiều cao mẫu là 3,2 mm (danh nghĩa) tạo ra sai số về ứng suất uốn lớn hơn 5 %. Vì lý do này, độ dày của mẫu thử được đo bằng micromet đáp ứng các yêu cầu của ASTM D5947.

Hệ thống kiểm tra

Kiểm tra ASTM D790 có thể được thực hiện trên máy kéo nén vạn năng loại để bàn hoặc loại đặt sàn với nhiều phụ kiện khác nhau để tối ưu hóa việc kiểm tra. Một cấu hình cơ bản bao gồm một Máy Kéo Nén Vạn Năng/ Universal Testing Machines 5KN (loại một cột) hoặc Máy Kéo Nén Vạn Năng/Universal Testing Machines 10KN(loại 2 cột), thiết bị cố định uống cong 3 điểm và phần mêm phân tích Horizon.

Thiết bị cố định uốn cong ba điểm được sử dụng cho tiêu chuẩn ASTM D790 bao gồm một mũi tải được gắn vào thanh trượt chuyển động và một bộ phận cố định có hai giá đỡ mẫu hoặc đe, có thể được điều chỉnh để phù hợp với khoảng cách của nhịp đỡ mẫu. Bề mặt của đe và mũi tải phải có dạng hình trụ và có bán kính xác định trừ khi có quy định khác và chiều dài của bộ phận hình trụ phải dài hơn chiều rộng của mẫu thử.

Thanh tải có sẵn của Tinius Olsen có kích thước như sau

Chiều dài/đường kính: 50.8mm/4mm, 50.8mm/5mm, 50.8mm/6mm, 50.8mm/8mm, 50.8mm/10mm, 50.8mm/12mm, 50.8mm/16mm, 50.8mm/20mm, 50.8mm/25mm, 50.8 mm/1/2in, 50,8mm/1/4in, 50,8mm/1/8in, 102mm/3/4in

Hình 1: Hệ thống đo uốn 3 điểm của Tinius Olsen