物理機械性能培訓教材.ppt

物理機械性能測試 培訓教材,目錄,1.沖擊試驗 2.拉伸試驗方法 3.彎曲試驗方法 4.熔融指數(shù)測試 5.密度測試方法 6.熱變形通用測試方法 7.硬度計測試方法 8.UL-94 V0 V1 V2 9.ASTM與ISO樣條的區(qū)別,1.沖擊試驗,按沖擊方式可分為:懸臂梁和簡支梁 按試驗后試驗片破壞的結果可分為:完全破壞,部分破壞,無破壞 經過一次沖擊后試樣分成兩段或幾段稱為完全破壞 試樣經過沖擊后,其橫斷面至少斷開90%,但沒有完全斷開稱為部分破壞 試樣經過沖擊后,其橫斷面斷開部分小于90%稱為無 按試樣類型可分為:缺口沖擊,無缺口沖擊 無缺口沖擊,是指無缺口試樣在沖擊負荷作用下,破壞時吸收的沖擊能量與試樣的原始橫斷面之比或與試樣厚度之比 缺口沖擊,是指缺口試樣在沖擊負荷作用下,破壞時吸收的沖擊能量與試樣的原始橫斷面之比或與試樣厚度之比 缺口試樣缺口的深度與角度的要求： 對于缺口試樣缺口深度要求為，缺口深度與試樣剩余厚度之比應為:4 對于缺口試樣缺口角度要求為，缺口角度為451,擺錘選擇 按照塑料能量值的要求簡支梁一般選擇：1J 2J 4J 的擺錘 按照塑料能量值的要求懸臂梁一般選擇：1J 2.75J 5.5J的擺錘,1/2,測試原理 用已知能量的擺錘打擊按要求支承好的試樣，由擺錘作一次沖擊使試樣破壞。以沖擊前，后擺錘的能量差，確定試樣在破壞時所吸收的能量。 能量單位 比較常用的有KJ/m2 J/m kgf.cm/cm等 以KJ/m2 為單位時沖擊強度與試樣寬度和缺口處剩余厚度成反比 以J/m為單位時沖擊強度與試樣寬度成反比,試樣要求 試樣表面應平整，無氣泡，裂紋，分層和明顯雜質。缺口試樣缺口處應無毛刺,2/2,2.拉伸試驗方法,一、術語,1. 拉伸強度 tensile strength 在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應力。,2. 拉伸斷裂應力 tensile break stress 在試驗中，試樣斷裂時的拉伸應力。,3. 拉伸屈服應力 tensile yield stress 在拉伸應力應變曲線上屈服點處的應力。,4. 偏置屈服應力 offset yield stress 應力應變曲線偏離直線性達規(guī)定應變百分數(shù)（偏置）時的應力。,5. 斷裂伸長率 elongation at break 在拉力作用下，試樣斷裂時標線間距離的增加與初始標距之比，以百分率表示。,二、試樣要求,試樣點長度一般為：150mm； 夾距間距離為：115mm5； 中間平行部分長度：60mm0.5； 標距（或有效部分）：50mm0.5； 端部寬度（兩端）：20mm0.2； 半徑（最?。?0mm。,1/2,三、試樣速度,有以下9種：,一般硬質熱塑性塑料，使用B、C、D、E、F； 熱塑性增強塑料： B、C、D、E、F 。,四、計算,拉伸強度、拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、偏置屈服應力按式（1）計算： f= 式中： f表示拉伸強度、拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、偏置屈服應力，Mpa； P表示最大負荷或斷裂負荷或屈服負荷或補偏置負荷，N； b表示試樣寬度，mm； d表示試樣厚度，mm。,P,bd,斷裂伸長率按式（2）計算： t= 式中： t表示斷裂伸長率，%； G1表示試樣原始標距，mm； G表示試樣斷裂時標線間距離，mm。,G-G1,G1,2/2,拉伸樣條的區(qū)別,2/2,3.彎曲試驗方法,一、定義,1. 試驗速度 Speed of testing.V 支座與壓頭之間相對運動的速率，單位mm/min。,2. 彎曲應力 flexural stress. f 試樣跨度中心外表面的正應力，單位Mpa。,3. 斷裂彎曲應力 flexural stress at break. fB 試樣斷裂時的彎曲應力。,4. 彎曲強度 flexural strehgth. fm 試樣在彎曲過程中，承受的最大彎曲應力，單位Mpa。,5. 在規(guī)定撓度時的彎曲應力 flexural stress at conventional deflection. fc,6. 撓度 deflection. S 在彎曲過程中，試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離，單位mm。,7. 規(guī)定撓度 conventional deflection. SC 規(guī)定撓度為試樣厚度的1.5倍，單位mm，當跨度L=16h時，規(guī)定的撓度相當于彎曲應變的3.5%。,8. 彎曲應變 flexural strain. f 試樣跨度中心外表面上單元長度的微量變化，用無量綱的比或百分數(shù)(%)表示。,1/4,9. 斷裂彎曲應變 flexural strain at break. fB 試樣斷裂時的彎曲應變。,10. 彎曲強度下的彎曲應變 flexural strain at flexural strength. fm 最大彎曲應力時的彎曲應變,用無量綱的比或百分數(shù)(%)表示。,二、原理,把試樣支撐成橫梁，使其在跨度中心的恒定速度彎曲，直到試樣斷裂或變形達到預定值，測量該過程中對試樣施加的壓力。,三、試驗速度,主要有以下9種：,厚度在1mm至3.5mm之間的試樣，用最低速度。,2/4,四、試樣、參數(shù)要求,ISO.推薦試樣尺寸為: 單位(mm) 長度 l=802 寬度 b=10.00.2 厚度 h=4.00.2 對于任一試樣，其中部1/3的長度內各處厚度與厚度平均值的偏差不應大于2%，相應的寬度偏差不應大于3%，試樣截面應是矩形且無倒角。 通常試樣要求應符合： l/h=201 （l代表長度，h代表厚度） 跨距L的要求，應符合以下： L=（161）h 應測量好調節(jié)的跨距，精確到0.5%。 試驗速度的選擇，應盡可能接于1%/min，這一試驗速度使每分鐘產生的撓度近似為試樣厚度值的0.4倍，如ISO推薦試樣尺寸為2mm/min。,五、計算,1. 彎曲應力.f ,用Mpa表示: f =3FL/2bh2 F: 施加的力,N； L：跨度，mm； b：試樣寬度，mm； h：試樣厚度，mm。,2. 彎曲模量 對于彎曲模量的測量，先根據(jù)給定的彎曲應變f1=0.0005和f2=0.0025 ,按下式計算相應的撓度S1和S2:,Si=fi L2/6h (i=1,2) 式中: Si: 單個撓度，mm； fi：相應的彎曲應變，即f1，f2值； L：跨度，mm； h：試樣厚度，mm,3/4,再根據(jù)下式計算彎曲模量Ef，用Mpa表示： Ef =（ f 2- f 1）/（ f1 - f2 ） 式中： f 1表示撓度為S1時的彎曲應力，Mpa； f 2 表示撓度為S2時的彎曲應力，Mpa。,注：所有計算彎曲性能的公式僅在線性應力/應變行為才是精確的，因此對大多數(shù)塑料僅在小撓度時才是精確的。,一個能思想并不斷學習的人，才真是一個力量無邊的人。,4/4,4.熔融指數(shù)測試,工作原理: 即熱塑性塑料的流動性是指熱塑性塑料在一定溫度和負荷下,熔體每10分鐘通過標準口模的質量或體積 試樣形狀與預處理: 試樣形狀一般有顆粒,粉狀,小塊,薄片等 在試驗前通常取5-8克左右的試樣,按照不同塑料的干燥要求先進行干燥處理 熔融指數(shù)的表示方法: 兩種MFR或MFV即質量法與體積法.但在實際操作中以質量法占絕大多數(shù).單位表示為:g/10min 注意點:即我們在說熔指大小時,一定要帶有溫度和荷重.如:275/0.325kg MFR=600W/T =60W,1/2,幾種常用塑料熔指測試條件,2/2,5.密度測試方法,1. 適用范圍 2. 定義 在規(guī)定溫度下單位體積物質的質量。溫度t時的密度用Pt表示。單位為/m3或g/m3或g/ml。 3.計算方法 試樣在空氣中的質量m1; 試樣在水中的質量為m2;默認為水的密度P水為1000 /m3， P水 g V試樣=m2 得出V試樣的結果 p試樣=m1/V試樣,一、術語與定義,6.熱變形通用測試方法,2. 彎曲應變增量 flexural strain increase f 在加熱過程中產生的所規(guī)定的彎曲應變增加量； 注1：以百分量（%）表示； 注2：引入該量的目的是為了強調這個事實，即施加的試驗負荷所引起的初始撓度是不測 量的。因此，試驗的最終判定依據(jù)不是絕對應變值，僅僅是被監(jiān)測的撓度增加量。,3. 撓度 defle ction s 在彎曲過程中，試樣跨度中心的頂面或底面偏高其原始位置的距離； 注：以毫米（mm）為單位。,4. 標準撓度 standard defle ction s 與試樣表面彎曲應變增量f 對應的撓度增量； 注1：以毫米（mm）為單位； 注2：標準撓度取決于試樣的尺寸、放置方式及支點間的跨度。,5. 彎曲應力 flexural stress f 試樣跨度中心外表面上的標稱應力； 注：以兆帕斯卡（Mpa）為單位。,1. 彎曲應變 flexural strain f 試樣跨度中點外表面單位長度的微小的用分數(shù)表示的變化量； 注：以無量綱比值或百分量（%）表示。,1/3,6. 負荷 load F 施加到試樣跨度中點上的力，使之產生規(guī)定的彎曲應力； 注：以牛頓（N）為單位。,7. 負荷變形溫度 temperature of deflection under load Tf 隨著試驗溫度的增加，試樣撓度達到標準撓度值時的溫度； 注：以攝氏度（）為單位。,1. 形狀與尺寸 試樣應是橫截面為矩形的樣條，其長度l、寬度b、厚度h 應滿足l b h ； 每個試樣中間部份（占長度的1/3）的厚度和寬度任何地方都不能偏離平均值的2%以上。,二、原理,標準試樣的平放或側立方式承受三點彎曲恒定負荷，使其產生一種彎曲應力，在 勻速升溫條件下，測量達到與規(guī)定的彎曲應變增量相對應的標準撓度時的溫度。,三、試樣,2/3,2. 試樣檢查 試樣應無扭曲，其相鄰表面應互相垂直，所有表面和棱邊均應無劃痕、麻點、凹痕和飛邊等應確保試樣所有切削面都盡可能平滑，并確保任何不可避免的機加工痕跡都順著長軸方向。,3. 試樣數(shù)量 每組三個。,3/3,四、狀態(tài)調節(jié),在23，55%恒溫恒濕下，狀態(tài)調節(jié)48小時 。,五、操作,1. 施加力計算 平放： 側立： F= F= 式中：F：負荷，單位牛頓（N）； f：試樣表面承受的彎曲應力，單位為兆帕（Mpa）； b：試樣寬度，單位為毫米（mm）； h：試樣厚度，單位為毫米（mm）； L：試樣與支座接觸線間距離（跨度），單位為毫米（mm）。,2. 加熱裝置的起始溫度： 一般應低于27，除非以前的試驗已經表明對受試的具體材料，在較高溫度下開始試驗不會引起誤差，升溫速度為120 /h，浸入液體中50mm。,7.硬度計測試方法,工程塑料硬度測試通常采用洛式硬度； 洛式硬度的測定，是在先后二次施加試驗力（初試驗力F0及總試驗力F）的作用下，將一定直 徑的鋼球壓頭，壓入試樣或制品表面，在總試驗力保持一定的時間后，卸除主試驗力F1，保留初 試驗力，測量其壓入深度h1，以壓入深度h1和在初試驗力作用下的壓力深度h0之差，e表示洛式硬 度的高低，e值大，硬度值低； e值小，硬度值高。e值的測量單位為0.002mm，可以從指示表盤上 直接讀出。 硬度符號用HR表示，并注以所用標尺E、L、M、R等