Le plastiche strutturali svolgono un ruolo vitale in molti settori poiché i produttori cercano di ridurre il peso e il costo di veicoli, beni di consumo e altro ancora. Gli ingegneri delle applicazioni MTS spiegano come le soluzioni di prova MTS possono aiutare i produttori e i formulatori di composti a soddisfare gli standard ISO e ASTM per questi materiali in modo più efficace.
D: Quali sono alcune tendenze che stanno plasmando l'industria delle materie plastiche?
R: In questo momento è in corso un'enorme innovazione, in particolare per le plastiche strutturali stampate utilizzate in un'ampia gamma di macchine, veicoli e altri prodotti. Le plastiche leggere di alta qualità non sono solo convenienti da produrre per i produttori, ma possono offrire un mix ideale di resistenza e durata. I formulatori di composti sviluppano e adattano costantemente formule proprietarie per fornire attributi specifici per una particolare applicazione e ciascuno di questi materiali richiede prove di trazione.
D: Quali standard regolano le prove di trazione per le materie plastiche?
R: Due degli standard più comuni sono ISO e ASTM. ISO 527 riguarda i principi generali per determinare le proprietà di trazione di tutti i tipi di plastica e ha estensioni che si concentrano su plastica per estrusione, pellicole e fogli e materiali compositi di plastica rinforzati con fibre. ASTM D638 offre linee guida simili per la produzione di dati sulle proprietà di trazione per tutti i tipi di plastica. Di recente, l'attenzione dei nostri clienti si è concentrata sugli standard per le prove di trazione su materie plastiche per stampaggio ed estrusione: ISO 527-2 e ASTM D638.
D: Qual è la differenza tra gli standard ISO 527-2 e ASTM D638?
R: Sono molto simili con l'eccezione dell'analisi della porzione non lineare della curva sforzo-deformazione di un materiale. Per la maggior parte delle materie plastiche, i risultati dei test per ciascuno di questi due standard saranno gli stessi. Tuttavia, per le materie plastiche che hanno poca o nessuna regione lineare, la variazione tra ASTM e ISO può essere significativa.
D: Perché è importante la prova di trazione?
R: La prova di trazione è il test più popolare per le materie plastiche perché fornisce così tanti dati critici. È il fondamento di qualsiasi indagine sulle proprietà dei materiali come sollecitazione, deformazione, modulo di trazione e coefficiente di Poisson. Misurando la forza necessaria per tirare un campione fino al punto di rottura, i progettisti di prodotti e i responsabili della qualità possono prevedere con precisione le prestazioni del prodotto nelle applicazioni del mondo reale. Possono capire quanto è modellabile il materiale, quanta energia può assorbire e se può essere utilizzato in un'applicazione specifica. Potrebbe essere necessario eseguire questi test anche in camere climatiche per simulare le condizioni di utilizzo.
D: Cosa comporta la prova di trazione per le plastiche strutturali?
R: Per eseguire questi test, i provini piatti a "forma di osso" sono posizionati nei morsetti di una macchina di prova universale e sottoposti a estensione controllata fino a quando non si rompono. Le velocità di test variano in base al tipo di campione per ottenere una specifica velocità di deformazione e spesso viene utilizzato un estensimetro per misurare la deformazione del campione nell'area di interesse. Questo può essere complicato quando i test vengono eseguiti in camere termostatiche in cui un estensimetro potrebbe essere danneggiato.
D: Quali sono le sfide delle prove di trazione per le materie plastiche?
R: La sfida è determinare esattamente in che modo il materiale in questione fallisce. Fino a che punto la plastica si allunga fino a cedere dipende dal coefficiente di incrudimento e dal fatto che il materiale sia sensibile alla velocità di deformazione. Come ho detto nel differenziare gli standard, il focus è spesso il modulo, o la porzione elastica lineare del test, che è una piccola parte della trazione. Differenziare il modulo dalla deformazione complessiva può essere difficile laddove l'allungamento complessivo può variare dal 100 al 1.000 percento della deformazione. Hai bisogno di molti punti dati.
Originariamente venivano utilizzati estensimetri meccanici, ma viaggiano solo dal 50 al 100%, a seconda della lunghezza del misuratore. Gli estensimetri ad alto allungamento possono viaggiare più lontano ma non hanno una risoluzione sufficiente per catturare la regione elastica lineare relativamente piccola. In molti casi la soluzione migliore è un estensimetro senza contatto, come il nostro estensimetro video MTS Advantage™ (AVX). Questo particolare strumento consente di seguire l'intero campione fino alla rottura senza influire su di esso, ottenendo allo stesso tempo punti dati sufficienti per calcolare il modulo.
D: Quali capacità sono importanti da considerare in un sistema di prova di trazione?
R: Per le plastiche strutturali o rigide, è necessario un sistema di prova con la capacità e la risoluzione per eseguire test ad elevato allungamento. A volte questo può significare una capacità di forza fino a 50 kN. Spesso è importante eseguire il test all'interno di una camera climatica. I test a temperatura possono aggiungere tutta una serie di sfide. Ad esempio, potrebbe essere necessario immergere i provini nei morsetti a una data temperatura o immergerli nella camera e poi stabilizzarli nei morsetti, il che complica l'impostazione e prolunga il tempo di prova. Avere un pacchetto integrato può semplificare la logistica. Le questioni da considerare includono la scelta di un sistema che abbia un'altezza sufficiente per accogliere la camera e l'allungamento previsto del campione e una camera con vetro di grado ottico per misurazioni della deformazione senza contatto.
D: In che modo i dati aiutano i formulatori di composti e i produttori?
R: Si tratta davvero di fiducia nelle decisioni. I formulatori di composti devono sapere che il loro materiale si comporterà come previsto nel processo di produzione e che avrà le caratteristiche specifiche di cui ha bisogno lo stampatore, che si tratti di durabilità, flessibilità o rapporto resistenza-peso. I produttori selezionano i materiali in base a tutte le sfumature del prodotto che stanno progettando, che si tratti di una parte di giocattolo, del poggiatesta di un'auto o di una parte di sedile di un aereo. Vogliono le giuste caratteristiche del materiale in modo da poter prendere decine di decisioni di progettazione. Dati di test accurati li aiutano a farlo.
D: Cos'altro offre MTS per garantire risultati di test accurati?
R: MTS ha decenni di esperienza nella configurazione di soluzioni di sistemi integrati per l'industria delle materie plastiche. I sistemi di prova elettromeccanici MTS Criterion® sono ideali per le prove di trazione delle materie plastiche secondo ISO 527-2 e ASTM D638. Disponibili in numerose configurazioni ad alta rigidità, questi telai sono dotati di controlli digitali MTS ad alta risoluzione e servomotori AC compatti per fornire test ad alta velocità e basse vibrazioni su una gamma molto ampia di capacità di forza.
