Определение свойств инженерных пластиков. Часть 2

Также отметим такие документы, как ASTM D5023-01 (ISO 6721-3), «Стандартный тест измерения динамических механических свойств пластмасс при изгибе с использованием трехточечного изгиба», ASTM D5024-01: «Стандартные методы испытаний для пластмасс: динамические механические свойства: при сжатии», D5026-01 (ISO 6721-5), «Стандартный метод испытаний для измерения динамических механических свойств пластмасс при растяжении», ASTM D5279-01 (ISO 6721), «Измерение динамических механических свойств пластмасс при кручении», ASTM D5418-01, «Стандартный метод испытаний для пластмасс: динамические механические свойства», а также ASTM E1640, «Стандартный метод испытаний для определения температуры стеклования динамическим механическим анализом». Информация о модуле хранения, модуле потерь и DMA находится в главе 2, «Продукты и образцы», и главе 4, «Процессы», последнего стандарта.

Центры систем автоматизированного проектирования жизненных циклов (например, американский CALCE) представляет пример характеристик полимерных материалов с использованием динамических механических аналитических приборов. Приборы оценивают динамические механические свойства, включая ползучесть, релаксацию напряжений, модуль, отношение напряжения к деформации и вязкость при температуре от -100 до +500 °C. Динамические механические анализаторы, такие как Rheometrics Solid Analyzer (RSA II), используются для оценки динамических механических свойств. CALCE включает в себя измерительные приборы ISTHMUS TFA (тонкопленочный анализатор). Система динамического тестирования MTS TFA включает в себя компьютерную систему для измерения ползучести, релаксации напряжений, деформации, модуля упругости, предела текучести, жесткости, стабильности размеров и усталости в определенном диапазоне влажности. При включении имитации окружающей среды MTS, оценка может характеризовать реакцию полимерного материала на нагрузку в широком диапазоне температур и нагрузок.

Реометры измеряют контролируемую деформацию и контролируемое напряжение, используя две технологии: комбинированный двигатель и преобразователь (CMT) и отдельный двигатель и преобразователь (SMT). Средства управления реометрическим прибором с использованием программного обеспечения позволяют измерять напряжение и деформацию динамическими (синусоидальными) колебаниями на разных частотах, временах и температурах, а также выполнять многоволновые развертки, ползучесть и релаксацию стресса, параллельную суперпозицию, сжатие потока, испытания на отрыв и другие линейные испытания. Анализ данных включает в себя долгосрочные предсказания свойств с использованием время-температурных суперпозиций, линейные вязкоупругие функции и взаимопревращения, данные по молекулярно-массовому распределению, пользовательские переменные и модели.

Диэлектрический анализатор (DEA) измеряет емкостные и проводящие свойства при различных частотах, температурах и времени для определения диэлектрической проницаемости, коэффициента потерь, тангенса угла диэлектрических потерь, тангенса и ионной проводимости. DEA измеряет данные на частотах от 0,003 до 300 000 Гц. Изменения частоты определяются количественными методами. Данные измеряются с частотными интервалами, которые разнесены в 10 раз (например, частоты в 5 и 50 Гц, 10 и 100 Гц, 25 и 250 Гц). Также есть возможность увеличивать интервал в 100 раз, то есть 10 по 10 — например, 2000 и 200 000 Гц (сначала от 2000 до 20 000, а затем от 20 000 до 200 000). Также выполняются частотные измерения с интервалом в 2 раза, то есть «октавами»: например, 5 и 10 Гц — одна «октава», 1000 и 2000 Гц — также одна «октава».

Ползучесть и ослабление напряжений являются основными причинами разрушения из-за деформации для долговременного обслуживания, а инженерные пластики обычно рассчитаны на длительный срок службы. Пластиковая шестерня или механическое крепление, такое как гайка и болт, гвоздь или винт, которые вызывают ползучесть и ослабление напряжения, могут работать неправильно. Результатом может быть катастрофический отказ всей системы продукта. Пластиковое зубчатое колесо производит динамическую ползучесть, которая вызывается колебаниями прилагаемой нагрузки или колебаниями температуры. Неподвижный механический элемент вызывает статическую ползучесть, которая вызвана постоянной приложенной нагрузкой и обычно при постоянной температуре. На макромолекулярном уровне ползучесть является результатом задержки реакции макромолекул на нагрузку во время постепенного увеличения напряжения. Когда нагрузка снимается, напряжение постепенно уменьшается (расслабление от напряжения). Два явления ползучести и релаксации напряжений зависят от времени и температуры. Эти вязкоупругие явления изображают с помощью некоторых физических моделей.

Ползучесть описана в стандартах ASTM D2990 и ISO 899-1,2, «Ползучесть при растяжении, сжатии и изгибе и ползучесть пластмасс», а также ISO / IEC (Международная электротехническая комиссия) 17025, «Общие требования к компетентности в калибровке и Испытательные лаборатории» Ползучесть определяется в ASTM D2990 как «прогрессирующая деформация материала при постоянной нагрузке (напряжении)». Испытания на ползучесть проводят при постоянной нагрузке в течение определенного периода времени, нанося результаты на график при разных постоянных температурах. Испытания на разрыв при ползучести используются для оценки необходимого времени разрыва при постоянной нагрузке при различных постоянных температурах. В стандарте ASTM D2990 (ISO 899-1,2) признается, что значения ползучести, используемые в инженерном проектировании, следует определять в смоделированных условиях применения. Специфичные для применения условия получены с помощью CAD / CAE и прототипов. Значения ползучести являются только оценочными, и, как и в случае других свойств конструкционных пластиков для долгосрочных применений, факторы безопасности включены в технические данные.