目的:做拉伸试验是考核塑料拉伸性能的各项指标,指标的高低很大程度上决定了塑料的适用场合,也能直接反应配方和工艺等对塑料材料性能的影响。
拉伸测试:使用电子拉力试验机测定塑料的拉伸力学性能,对材料施加拉伸应力后,测出应变值,绘制应力—应变曲线;从曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值,曲线下方所包含的的面积代表材料的拉伸破坏能,它与材料的强度和韧性有关,强而韧的材料拉伸破坏能大,使用性能也佳。拉伸性能的好坏,可以通过拉伸试验进行检验,如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等;这些测试值的高低,可对塑料的拉伸性能做出评价。
拉伸应力:试样在计量标距范围内,单位初始横截面积上承受的拉伸负荷。
拉伸强度:在拉伸试验中,试样直至断裂为止所承受的大拉伸应力。
拉伸断裂应力:在拉伸应力应变曲线上,断裂时的应力。
拉伸屈服应力:在拉伸应力应变曲线上,屈服点处的应力。
断裂伸长率:在拉力作用下,试样断裂时,标线间距离的增加量与初始标距之比,以百分率表示。
弹性模量:在弹性形变内,材料所受应力(拉、压、弯、剪)与产生的相应应变之比。
屈服点:在应力应变曲线上,应力不随应变增加的初始点。
应力应变曲线:由应力和应变的相应值彼此对应地绘成的曲线图,通常应力值作为纵坐标,应变值作为横坐标。不同的高分子材料,具有不同的分子链结构,表现出的应力应变曲线的形状也不同,目前大致有五种类型。
第I种:软而弱,拉伸强度低,弹性模量小,且伸长率也不大,如溶胀的凝胶等。
第II种:硬而脆,拉伸强度和弹性模量较大,断裂伸长率小,如聚苯乙烯。
第III种:硬而强,拉伸强度和弹性模量大,且有适当的伸长率,如硬聚氯乙烯。
第IV种:软而韧,断裂伸长率大,拉伸强度比较高,仅弹性模量低,如天然橡胶、顺丁橡胶等。
第V种:硬而韧,弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大,如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。
应力-应变曲线一般分两部分:弹性变形区和塑性变形区,在弹性变形区域,材料发生可完全恢复的弹性变形,应力和应变呈正比例关系;曲线中直线部分的斜率即是拉伸弹性模量值,它代表材料的刚性;在塑性变形区,应力和应变增加不再成正比关系,随应力的增加,材料后出现断裂。
橡胶材料在生产、生活各个领域的运用越来越广泛,人们对橡胶产品的使用寿命,品质等要求也越来越高,对橡胶拉伸性能的考察就成为了橡胶质量好坏的一项重要指标。国家标准GB/T 528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对检测橡胶拉伸性能有明确规定,其中试样主要以哑铃状试样为主。检测橡胶试样拉伸性能就是对拉伸过程橡胶试样应力-应变曲线的研究,试验时按规定的速度启动橡胶拉力试验机,拉伸试样并跟踪试验的标记,按要求记录下列项目的几项或全部。
1.断裂强度--试样断裂时的力值;
2.定应力伸长率--试样拉伸至给定应力时的伸长率;
3.屈服点伸长率--屈服点对应的伸长率;
4.扯断伸长率--试样断裂时的伸长率;
5.定伸应力--试样拉伸到给定伸长率时的力值;
6.屈服点拉伸应力--屈服点对应的力值;
7.拉伸强度--试样拉伸至断裂过程中出现的大力值。
拉力拉伸实验步骤
1. 实验条件
(1)试验速度(空载) A:(105)mm/min,B:(505)mm/min,C:(10010)mm/min或(25050)mm/min。
①热固性塑料、硬质热塑性塑料,用A速。
②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料(如PP、PA等),用B速。
③软板、片和薄膜用C速。相对伸长率<100%的用(10010)mm/min速度,相对伸长率>100%的用(25050)mm/min速度。
(2)测定模量时可用1~5mm/min的拉伸速度,其变形量应准确至0.01mm。
2. 以机械式拉伸试验机为例:按GBl03992标准方法的规定调节试验环境处理试样或GB/T1040为室温。
(1)试验环境
温度:热塑性塑料(252)℃,热固性塑料(255) ℃。湿度:相对湿度(655)%。
(2)试样预处理
将试样置于小的环境中,使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度d的试样处理时间如下:d<0.25mm的试样不少于4h;0.25mm<d<2mm的试样不少于8h;d>2mm的试样不少于16h。
(3)测量试样的厚度和宽度
模塑试样和板材试样准确至0.05mm;片材试样厚度0.01mm;薄膜试样厚度0.001mm;每个试样在距标线距离内测量三点,取算术平均值。
(4)测试伸长时
应在试样上被拉伸的平行部分作标线,此标线对测试结果不应有影响。
(5)用夹具夹持试样时
要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合,并且松紧适宜,不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。
(6)按所选择的速度
开动机器,进行拉伸试验。
(7)试样断裂后
读取负荷及标距间伸长,或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距外的部位,则此次试验作废,另取试样补做。
(8)测定模量时
应记录负荷及相应变形量,作出应力应变曲线。
材料试验机对塑料拉伸检测的影响
材料试验机(又称拉力机)是用于材料力学性能测试的仪器。市场上销售主要适用于塑料板材、管材、异型材,塑料薄膜及橡胶、电线电缆、防水卷材、金属丝等材料的各种物理机械性能测试。拉力机用来对金属材料和非金属材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力,拉力机夹具作为仪器的重要组成部分,不同的材料需要不同的夹具。这也是试验能否顺利进行及试验数据准确度高低的一个重要因素。做拉伸、弯曲、剥离、压缩、撕裂等试验中,拉伸试验是利用材料试验机、采用标准中规定的试样,在规定的标准状态下测定材料的拉伸力、拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度等参数。
测力传感器精度、速度控制精度、夹具、同轴度和数据采集频率等是材料试验机影响拉伸试验数据的主要因素。测力传感器是材料试验机的核心部件,它的精度直接影响到试验数据和偏差大小。拉伸速度要求平稳均匀,速度偏高或偏低都会影响拉伸结果。在试验过程中,试验机夹具分离速度,以mm/mino为单位。夹具的设计主要是手动和气动两种。试验机的同轴度不好,拉伸位移偏大,拉伸强度有时将受到影响,结果偏小。试验数据采集的频率也要适中,否则将影响到试验数据,峰值偏小。
江苏亚标检测技术服务有限公司(AST)专业从事第三方检测、咨询服务。公司拥有专业的检测技术团队与经验丰富高素质的实验室管理人员。 AST已建设成为一个集环境可靠性试验、材料性能测试、电磁兼容(EMC)、安规测试、化学分析、理化检测为一体的大型综合性检测服务机构。服务能力覆盖/民用、电子电器、汽车、材料、航空航天、通用设备、船舶、机械、医疗器械、纺织玩具、橡胶塑料、运输包装等应用领域,现有规模、测试能力和水平处于行内检测机构的高水平。 AST严格依据ISO/IEC17025:2005进行管理,遵循“科学、、价值、服务”的准则,为企业提供IEC、ISO、IEEE、ASTM、GB、JIS、SJ等国际、国内标准的测试服务,同时还可以依据客户要求对于国内外主要厂商的测试标准进行解读和试验,为客户提供较好的测试技术服务及产品问题解决方案。