ISO 179-1, ISO 179-2: Rázová a vrubová houževnatost plastů metodou Charpy
Normy ISO 179-1 (neistrumentovaná zkouška rázové houževnatosti) a ISO 179-2 (instrumentovaná zkouška rázové houževnatosti) popisují zkoušku pro stanovení rázové a vrubové houževnatosti plastů metodou Charpy. Rázové zkoušky metodou Charpy jsou také popsány v normě ASTM D6110.
Zkoušky rázem metodou Charpy se používají pro charakterizování materiálů z plastů při vysokých rychlostech deformace. Rázové zatížení se provádí na přípravku pro tříbodový ohyb. Klasická metoda uvádí výsledek jako energii spotřebovanou na přeražení vzorku. Instrumentovaná metoda měří průběh síly a dráhy, a tím poskytuje další informace o materiálu a také automatické vyhodnocení typu lomu.
V kontextu normy pro jednobodové hodnoty ISO 10350-1 je preferovanou zkouškou měření rázové houževnatosti metodou Charpy podle ISO 179-1. Zkouška se v ideálním případě provádí na vzorcích bez vrubů s nárazem na hranu (1eU). Pokud nedojde k lomu zkušebního tělesa, provede se zkouška znovu na vzorku opatřeného vrubem. Výsledky zkoušek proto nelze srovnávat přímo. Jestliže nedojde k přeražení ani vrubovaného vzorku, provede se rázová zkouška v tahu podle ISO 8256.
Účel & normy Požadavky na zkušební zařízení Video Zkušební systémy Brožura o plastech
Účel rázové zkoušky metodou Charpy
Zkoušky rázové a vrubové houževnatosti metodou Charpy podle ISO 179-1 a ISO 179-2 poskytují informace o chování materiálů při vysokých rychlostech deformace ve smyslu energie vztažené k průřezu vzorku. Zkoušky se obvykle provádí v běžných klimatických podmínkách nebo při nízkých teplotách.
Význam a použití:
- Porovnání různých tvářených materiálů
- Sestavení materiálových listů, např. podle ISO 10350-1
- Sledování přípustných odchylek v rámci vstupní kontroly zboží a zajištění jakosti
- Zkoušení obrobených vzorků z hotových dílů
- Sledování vlivu stárnutí
- Lomově-mechanické zkoušky
Zkouška metodou Charpy má na rozdíl od metody Izod širší rozsah použití a je vhodnější pro zkoušení materiálů vykazující interlaminární smykové lomy nebo povrchové efekty.
Kromě toho je metoda Charpy výhodnější pro zkoušky za nízkých teplot. Vzhledem k tomu, že podpěry vzorku jsou vzdálené od vrubu, nedochází k rychlému přenosu tepla do kritických oblastí vzorku, což zjednodušuje proces chlazení v externím chladicím zařízení a následné vložení do zkušebního přístroje.
Neinstrumentovaná rázová zkouška metodou Charpy ISO 179-1
- Pro konvenční neinstrumentované zkoušky metodou Charpy podle normy ISO 179-1 se používají rázové stroje s kyvadlem, které jsou podrobně popsány v normě ISO 13802. To napomáhá vysokému stupni reprodukovatelnosti zkoušek prováděných pomocí různých typů zkušebních zařízení a v různých laboratořích, u různých provozovatelů a na různých místech.
- Princip měření je založen na kyvadlovém kladivu s určenou energetickou kapacitou a výškou pádu. Při přerážení vzorku dochází ke změně (uvolnění) části kinetické energie kladiva. V důsledku toho se kyvadlové kladivo po nárazu nevrátí do původní výšky pádu. Naměřený rozdíl výšky pádu a vzestupu se pak stává měřítkem absorbované energie. Z výšky pádu se také definuje nárazová rychlost, aby se zkoušky prováděly s reprodukovatelnými rychlostmi deformace.
- V souladu s normami ISO může být každé rázové kladivo použito v rozsahu 10 % až 80 % své počáteční potenciální energie. Pokud tuto podmínku pro zkoušení materiálu splňuje více kyvadlových kladiv, což je obvykle případ překrývajících se pracovních rozsahů různých kladiv, použije se kyvadlové kladivo s nejvyšší počáteční potenciální energií. Tím je zajištěno, že pokles rychlosti během nárazu na vzorek je minimální.
- Uvedený typ měření předpokládá, že veškeré energetické ztráty jsou způsobeny přerážením vzorku. Proto je důležité minimalizovat, opravit nebo zcela odstranit všechny vnější zdroje chyb. V normě ISO 13802 jsou uvedeny přísné specifikace a kontroly, které jsou součástí pravidelných kalibrací, týkající se ztrát třením, k nimž nevyhnutelně dochází (odpor vzduchu a tření v ložiskách kyvadlového kladiva). Hodnoty pro korekce se změří a přiřadí příslušnému kyvadlovému kladivu. Pro kvalitu měření je nezbytná dostatečná hmotnost a antivibrační instalace rázového kladiva na velmi stabilním těžkém laboratorním stole, na pracovní desce pevně uchycené k pevné zdi, podlaze nebo na zděné plošině. Vlastní vibrace přístroje jsou díky speciální konstrukci minimalizovány. ZwickRoell používá kyvadlová kladiva s dvojitými tyčemi z jednosměrných uhlíkových materiálů, které mají velmi nízkou hmotnost a zároveň vysokou tuhost.
Instrumentovaná rázová zkouška metodou Charpy ISO 179-2
Zakreslením závislosti síla/čas lze získat diagram s vynikajícím průběhem a přesností díky dvojité integraci a použitím vysoce kvalitní měřicí technologie. Získaná data pak lze využít různými způsoby:
- Další charakteristické hodnoty, které přispívají k lepšímu pochopení chování materiálu
- Specifické hodnoty lomové mechaniky
- Automatické, na obsluze nezávislé určení typu lomu z průběhu křivky v diagramu síla/dráha
Křivky naměřených hodnot vždy vykazují charakteristické oscilace. Tyto oscilace vycházejí ze vzorku a jejich frekvence je funkční závislostí geometrie vzorku, jeho rozměrů a hodnoty modulu pružnosti polymeru.
Další významnou výhodou instrumentované rázové zkoušky metodou Charpy podle normy ISO 179-2 je velký měřicí rozsah. Na rozdíl od běžně užívaných rázových kladiv se zde měří síly, nikoli energie. Vzhledem k tomu, že měřicí elektronika umožňuje přesná měření až 1/100 jmenovité síly, je spodní hranice měřitelné energie rázu obvykle určena dobou trvání zkoušky a vlastní frekvencí měřicích prvků. Z tohoto důvodu je možné pokrýt celý rozsah měření popsaný v normě ISO 179-2 dvěma instrumentovanými kyvadlovými kladivy: přístrojem 5 J s nárazovou rychlostí 2,9 m/s a strojem 50 J s nárazovou rychlostí 3,5 m/s. Podobně jako tato metoda, mohou být instrumentované také zkoušky Izod a rázem v tahu.
Optimální zkoušení podle ISO 179 s použitím softwaru testXpert
Jedno softwarové řešení pro všechny zkoušky: zkouška rázové houževnatosti podle ISO 179, zkouška tahem, zkouška ohybem, zkouška toku taveniny. Všechna data lze vyhodnocovat společně.
- Různé možnosti importu a exportu dat zajišťují optimální propojení zkoušky rázem podle ISO 179 a testXpert s vašimi procesy. Zkušební software může automaticky načítat/posílat data z/do jiných systémů, například podnikových systémů ERP nebo LIMS.
- Měření rozměrů zkušebních těles podle ISO 179 je integrováno: Během měření se výška, šířka a šířka pod vrubem vzorku přenášejí z měřicího zařízení do počítače s testXpert stisknutím tlačítka.
- Všechny vyhodnocované výsledky získané zkouškou rázem, tahem, ohybem a toku taveniny jsou ukládány společně do databáze. Veškerá zkušební data jsou snadno dohledatelná a reprodukovatelná – všemi aplikacemi. Přístup je snadný odkudkoli prostřednictvím webového prohlížeče.
- Naše funkce analýzy trendů poskytuje jednoduchý regulační diagram kontroly kvality (SPC), který umožňuje včas odhalit případné odchylky od specifikací kvality.
Automatizovaná zkouška rázem v ohybu metodou Charpy
Automatizované rázové zkoušky plastů metodou Charpy jsou vítané zejména při početných sériích vzorků.
Robot vezme jeden vzorek ze zásobníku a vloží jej do teplotní komory. Po dosažení požadované teploty robot přenese vzorek do kyvadlového rázového stroje, kde je usazen, a provede se automatická rázová Charpyho zkouška.
ZwickRoell nabízí tři typy rázových kyvadlových kladiv, které splňují normy ISO 180 (Izod), ASTM D256 (Izod) a ISO 179 (Charpy).