استحکام ضربه پذیری (impact strength) پلاستیک ها

Print Friendly, PDF & Email

 استحکام ضربه پذیری (impact strength) :

یکی از راههای تعیین چقرمگی یک ماده آزمایش ضربه است. این تست نشان می دهد که یک پلیمر چه مقدار انرژی ضربه ای را می تواند تا قبل از شکست در خود ذخیره کند. اگر مقدار این انرژی کم باشد، می توان نتیجه گرفت که ماده ترد بوده و حساسیت بالایی نسبت به نیروهای ضربه ای دارد. اگر مقدار انرژی جذب شده بالا باشد ماده نرم و شکل پذیر است و نیروی ضربه ای بیشتری را تحمل می کندو بعبارت دیگر چقرمگی بالایی دارد. مهم ترین و متداول ترین روشهای آزمایش ضربه دو روش Charpy و Izod است. ضربه توسط آونگی که از نقطه تعادل خود رها می شود، به نمونه وارد می گردد. در شکل ۱ اختلاف ارتفاع آونگ در بروز رفتار شکننده و چقرمه در یک ماده، به دما و سرعت ضربه بستگی دارد. همانند دیگر خواص فیزیکی، دمای تبدیل شیشه ای و سهولت تبلور در استحکام ضربه پذیری ماده نقشی اساسی دارد.

شکل 1
شکل ۱

در دماهای بسیار پایین تر از دمای Tg، پلیمرهای آمورف بصورتی شکننده پاره می شوند. این در حالی است که همین پلیمرها با نزدیک شده به دمای Tg چقرمه تر خواهند بود. در بالای دمای Tg، حالت لاستیکی اتفاق افتاده و استحکام ضربه پذیری اهمیت زیادی نخواهد داشت. در پلیمرهای بلورین چقرمگی به میزان بلورینگی بستگی دارد. در حالت بلورینگی بالا توده پلیمر انعطاف پذیر بوده استحکام ضربه پذیری متوسط یا پایینی خواهد داشت. روش تست ضربه Izod مطابق استاندارد ASTM D256 یا ISO 179/180 به روشهای مختلف صورت می گیرد. جدول ۱ حالت های مختلف انجام این آزمون را معرفی می کند. در آزمون Izod ضخامت نمونه معمولا ۳٫۲ mm انتخاب شده و شکافی با زاویه ۴۵ درجه در قطعه ایجاد می شود. نتیجه آزمون نیز بصورت انرژی صرف شده به ازای ضخامت (J/cm) در محل شکاف گزارش می شود. همچنین می توان نتیجه را به صورت انرژی صرف شده به مساحت ناحیه شکاف (J/m2) نیز گزارش داد.

 

روش A

انجام تست  Izodروی نمونه شکافدار

نمونه ای که در آن شکاف ایجاد شده است بصورت عمودی قرار داده می شود و از طرف شکاف دار، مورد اصابت ضربه قرار می گیرد.

روش A

روش A

روش B

انجام تست charpyروی نمونه شکاف دار

نمونه توسط دو پایه گرفته شده و گوی در خلاف چهت ایجاد شکاف به آن ضربه می زند.

روش B
روش B

روش C

روش تخمینی استحکام ضربه Izod

این روش مشابه روش A است، اما انرژی لازم برای شکستن نمونه شامل محاسبات انرژی است. این روش ترجیحا علاوه بر روش A، برای موادیکه دارای انرژی کمتر از ۲۷ J/m دارند مورد استفاده قرار می گیرد.

روش A
روش C

روش D

تست حساسیت شعاع شکاف

حساسیت شکاف از فرمول F محاسبه می شود که در آن E1 حساسیت شکاف و E2 انرژی لازم برای شکستن شکاف های کوچک و بزرگ در نمونه است.

روش D
روش D

روش E

تست استحکام ضربه ار پشت

این تست مشابه روش A است اما کوی در خلاف جهت محل شکاف به نمونه برخورد می کند.

روش E
روش E

روش F

تست استحکام ضربه روی نمونه بدون شکاف

در این روش نمونه بصورت عمودی قرار داده شده و توسط پاندول دستگاه مورد شکست قرار می گیرد. این تست توسط روش ASTM D4812 نیز انجام می شود.

روش F
روش F

بطور خلاصه تفاوت روشهای Izod و Charpy عبارتند از:

۱٫در Izod روش، نمونه آزمون در یک بصورت عمودی قرار می گیرد، در حالی که در روش Charpy ، نمونه آزمون به صورت افقی قرار می گیرد.

۲٫ ناچ در آزمون Izod تثبت شده در یک پاندول گوی، با ضربه مواجه است ، در حالی که در آزمون Charpy ، شکاف دور از گوی ضربه قرار گرفته است.

۳٫ در روش Charpy ، دو نوع از شکاف V-شکل و U-شکل، وجود دارد در حالی که در روش Izod است تنها یک نوع شکاف وجود دارد.

izod_apparatus
دستگاه تست Izod
charpy testing
دستگاه تست Charpy

مواد پلیمری حساس به تجمع استرس در ناحیه شکاف، عملکرد ضعیفی در تست ضربه دارند. لذا مهندسان در طراحی قطعاتی که دارای تجمع تنش هستند (مانند قطعات دارای گوشه های تیز) می باید از انتخاب این گونه مواد خود داری کنند. آزمون های تست ضربه Izod، در دماهای پایین -۴۰ درجه سانتیگراد نیز انجام شده و اثر شرایط محیطی سرد را بر شکست پلیمرها بررسی می کند. مقاومت ضربه ای گرید خاصی از یک پلیمر تابعی از نوع رزین بکار رفته، استفاده از اصلاح کننده های ضربه (مانند مواد الاستومری) و عوامل تقویت کننده ای است که هنگام تهیه آن گرید، توسط تولیدکنندگان به رزین پایه اضافه می شود. از میان عوامل محیطی می توان به رطوبت اشاره کرد که نقشی کلیدی در آزمون ضربه ایفا می کند. مثلا پلی آمیدها عمدتا در شرایط خشک پس از قالبگیری در مقایسه با زمانیکه با اتمسفر مرطوب به نعادل رسیده اند، مقاومت ضربه پذیری کمتری از خود نشان می دهند.

همچنین دیدن این مطلب!

استحکام خمشی (flexural strength) پلاستیک ها

استحکام خمشی (flexural strength): توانایی مقاومت مواد در برابر تغییر شکل تحت بار را استحکام …

۳ نظرات

  1. Thank you a lot for sharing this with all people.

  2. از ارائه این مطلب ممنونم

  3. از کمکتان ممنونم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

حاصل عدد زیر را وارد نمایید: * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.