Навигация по таблицам
- Таблица 1: Сравнение механических методов испытаний пластмасс
- Таблица 2: Методы определения ударной вязкости
- Таблица 3: Термические методы испытаний
- Таблица 4: Реологические и другие методы испытаний
Таблица 1: Сравнение механических методов испытаний пластмасс
| Метод испытания | ГОСТ / ISO | Образец | Оборудование | Что показывает | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Испытание на растяжение | ГОСТ 11262-2017 ISO 527 |
Двусторонняя лопатка типа 1A (длина 170 мм, ширина рабочей части 10 мм, толщина 4 мм) или образец типа 5A (80×10×4 мм) | Универсальная разрывная машина с захватами, экстензометр для измерения деформации | Предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве, модуль упругости при растяжении | Контроль качества термопластов и реактопластов, определение механических характеристик для конструкционных расчетов |
| Испытание на сжатие | ГОСТ 4651-2014 ISO 604:2002 |
Цилиндрический (диаметр 10±0,2 мм, высота 10±0,2 мм) или призматический (10×10×4 мм) | Универсальная испытательная машина с плоскими плитами для сжатия, компрессометр | Прочность при сжатии, модуль упругости при сжатии, относительная деформация при сжатии | Определение несущей способности пластмасс, используемых в конструкциях под нагрузкой сжатия |
| Испытание на статический изгиб | ГОСТ 4648-2014 ISO 178:2010 |
Прямоугольный 80×10×4 мм с отношением расстояния между опорами к толщине L/h=16 | Универсальная испытательная машина с трехточечным изгибом, опоры радиусом 5 мм, нагружающий элемент радиусом 5 мм | Прочность при изгибе, модуль упругости при изгибе, относительная деформация при изгибе | Оценка жесткости и прочности листовых материалов, профилей, определение поведения при изгибающих нагрузках |
| Испытание на твердость по Шору | ГОСТ 24621-2015 ISO 868:2003 ASTM D2240 |
Плоский образец толщиной не менее 6 мм, размером не менее 35×35 мм | Дюрометр Шора (шкалы A и D), калиброванная пружина с индентором | Сопротивление вдавливанию индентора (твердость по Шору A для мягких материалов, D для жестких) | Контроль качества эластомеров, резин, пластиков, быстрое определение твердости в полевых условиях |
| Испытание на твердость по Роквеллу | ГОСТ 24622-91 ISO 2039 |
Плоский образец толщиной не менее 6 мм, диаметром не менее 25 мм | Твердомер Роквелла с шариком диаметром 12,7 мм, грузы для создания нагрузки | Глубину вдавливания шарика после упругого восстановления (шкалы M, L, R) | Определение твердости жестких термопластов и реактопластов, контроль качества формованных изделий |
Таблица 2: Методы определения ударной вязкости
| Метод испытания | ГОСТ / ISO | Образец | Оборудование | Что показывает | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Ударная вязкость по Шарпи | ГОСТ 4647-2015 ISO 179-1:2010 |
Прямоугольный 80×10×4 мм с V-образным надрезом глубиной 2 мм (угол 45°) или без надреза | Маятниковый копер для испытаний по Шарпи с энергией от 0,5 до 50 Дж, две опоры на расстоянии 62-64 мм | Ударную вязкость (энергия на единицу площади поперечного сечения, кДж/м²), характер разрушения (хрупкое или вязкое) | Оценка ударопрочности термопластов и композитов при трехточечном изгибе, контроль хладостойкости |
| Ударная вязкость по Изоду | ГОСТ 19109-2017 ISO 180:2000 ASTM D256 |
Прямоугольный 80×10×4 мм с V-образным надрезом глубиной 2 мм, консольно закрепленный | Маятниковый копер для испытаний по Изоду с энергией от 0,5 до 50 Дж, зажимные тиски для фиксации образца | Ударную вязкость при консольном изгибе (кДж/м²), чувствительность к надрезу | Определение сопротивления ударным нагрузкам при консольном закреплении, контроль качества формовочных масс |
Таблица 3: Термические методы испытаний
| Метод испытания | ГОСТ / ISO | Образец | Оборудование | Что показывает | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Температура размягчения по Вика (VST) | ГОСТ 15088-2014 ISO 306:2004 ASTM D1525 |
Квадратный или круглый образец толщиной не менее 3 мм, размером не менее 10×10 мм | Прибор Вика с масляной ванной, индентор диаметром 1,128 мм, грузы 10 Н или 50 Н, система регистрации глубины проникновения | Температуру, при которой индентор проникает в образец на глубину 1 мм при нагреве со скоростью 50 или 120 °C/ч | Определение теплостойкости термопластов, контроль качества сырья, выбор материалов для применения при повышенных температурах |
| Температура изгиба под нагрузкой (HDT) | ГОСТ 12021-2017 ISO 75 ASTM D648 |
Прямоугольный 80×10×4 мм (плоское положение) или 120×10×4 мм | Прибор для определения HDT с масляной ванной, трехточечный изгиб с расстоянием между опорами 64 или 100 мм, грузы для создания напряжения 0,45 или 1,82 МПа | Температуру, при которой прогиб образца достигает 0,32 мм (ISO) или деформация составляет 0,25 мм (ASTM) при заданной нагрузке | Оценка деформационной теплостойкости конструкционных пластмасс, подбор материалов для работы под нагрузкой при повышенных температурах |
Таблица 4: Реологические и другие методы испытаний
| Метод испытания | ГОСТ / ISO | Образец | Оборудование | Что показывает | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| Показатель текучести расплава (ПТР, MFI) | ГОСТ 11645-2021 ISO 1133-1:2011 ASTM D1238 |
Гранулы, порошок или пленка массой 4-8 г в зависимости от предполагаемого ПТР | Экструзионный пластометр с капилляром диаметром 2,095 мм и длиной 8 мм, система нагрева до 400°C, калиброванные грузы | Массу материала (г), экструдированного через капилляр за 10 минут при заданных температуре и нагрузке (г/10 мин), или объемный ПТР (см³/10 мин) | Контроль качества термопластов (полиэтилен, полипропилен, ABS), оценка технологичности при литье и экструзии, определение молекулярной массы |
| Химическая стойкость | ГОСТ 12020-2018 ISO 175:2010 |
Пластины толщиной 3±0,5 мм, размером не менее 60×60 мм или образцы для последующих механических испытаний | Химически стойкие емкости для погружения образцов, весы аналитические, термостаты для выдержки при заданной температуре | Изменение массы, размеров, внешнего вида и механических свойств после выдержки в химической среде | Оценка стойкости пластмасс к воздействию кислот, щелочей, растворителей, масел, выбор материалов для химически агрессивных сред |
Оглавление статьи
- 1. Введение в методы испытаний пластмасс
- 2. Механические методы испытаний
- 3. Методы определения ударной вязкости
- 4. Термические методы испытаний
- 5. Реологические испытания
- 6. Специальные методы испытаний
- 7. Практические рекомендации по выбору методов испытаний
- Часто задаваемые вопросы
1. Введение в методы испытаний пластмасс
Испытания пластмасс представляют собой комплекс стандартизированных методов для определения физико-механических, термических, химических и других характеристик полимерных материалов. Эти методы регламентируются государственными стандартами (ГОСТ) и международными стандартами (ISO, ASTM), что обеспечивает воспроизводимость и сопоставимость результатов испытаний в различных лабораториях мира.
Качественная оценка свойств пластмасс необходима на всех этапах жизненного цикла полимерных материалов: от разработки и производства до контроля качества готовых изделий. Правильный выбор метода испытания позволяет получить объективные данные о поведении материала в условиях эксплуатации и обеспечить безопасность и надежность полимерных изделий.
Классификация методов испытаний
Методы испытаний пластмасс можно разделить на несколько основных категорий в зависимости от исследуемых свойств материала:
Механические испытания определяют прочность, жесткость, деформационные характеристики и поведение материала под действием различных видов нагрузки. К этой группе относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Эти методы позволяют получить фундаментальные данные о механических свойствах, необходимые для инженерных расчетов конструкций из пластмасс.
Ударные испытания оценивают способность материала поглощать энергию при динамических нагрузках и определяют склонность к хрупкому разрушению. Наиболее распространенные методы - испытания на ударную вязкость по Шарпи и Изоду, которые различаются способом закрепления образца и направлением удара.
Термические испытания характеризуют поведение пластмасс при повышенных температурах, определяя температуры размягчения, плавления, деформации под нагрузкой и другие теплофизические параметры. Особое значение имеют методы определения температуры размягчения по Вика и температуры изгиба под нагрузкой, позволяющие прогнозировать работоспособность изделий при повышенных температурах.
Реологические испытания изучают течение полимерных расплавов и являются важнейшим инструментом контроля технологичности материалов при переработке. Показатель текучести расплава служит основным критерием пригодности термопластов для литья под давлением, экструзии и других методов формования.
Значение стандартизации
Стандартизация методов испытаний пластмасс имеет критическое значение для обеспечения качества полимерных материалов и изделий. Российские ГОСТы гармонизированы с международными стандартами ISO, что позволяет сравнивать результаты испытаний, полученные в различных странах, и обеспечивает взаимное признание протоколов испытаний.
Стандарты детально регламентируют форму и размеры образцов, конструкцию испытательного оборудования, скорость нагружения, температурные условия и методику обработки результатов. Это обеспечивает высокую воспроизводимость результатов и позволяет объективно сравнивать свойства различных материалов.
2. Механические методы испытаний
Испытание на растяжение
Испытание на растяжение является одним из наиболее важных и широко применяемых методов оценки механических свойств пластмасс. Метод регламентируется стандартами ГОСТ 11262-2017 и ISO 527 и позволяет определить предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве и модуль упругости при растяжении.
Образцы для испытаний имеют форму двусторонней лопатки с утолщениями на концах для надежного захвата. Стандартный образец типа 1A имеет длину 170 мм, ширину рабочей части 10 мм и толщину 4 мм. Для материалов с ограниченными размерами применяют малые образцы типа 5A размером 80×10×4 мм.
Испытание проводят на универсальной разрывной машине с постоянной скоростью перемещения захватов. Для термопластов обычно применяют скорости от 1 до 500 мм/мин в зависимости от типа материала и требований стандарта. Деформацию измеряют с помощью экстензометра, прикрепленного к рабочей части образца.
Испытание на сжатие
Метод испытания на сжатие (ГОСТ 4651-2014, ISO 604) применяется для определения прочности пластмасс при сжимающих нагрузках. Этот метод особенно важен для материалов, используемых в несущих конструкциях, работающих под нагрузкой сжатия.
Образцы для испытаний могут быть цилиндрическими (диаметр и высота 10 мм) или призматическими (10×10×4 мм). Форма образца выбирается в зависимости от типа материала и особенностей его поведения при сжатии. Цилиндрические образцы предпочтительны для жестких материалов, призматические - для более мягких.
При испытании образец помещается между двумя плоскими плитами испытательной машины и подвергается сжимающей нагрузке с постоянной скоростью деформации. Определяется прочность при сжатии, модуль упругости при сжатии и относительная деформация при различных уровнях напряжения.
σ = F / A
где σ - напряжение при сжатии (МПа), F - нагрузка (Н), A - площадь поперечного сечения образца (мм²)
Испытание на статический изгиб
Испытание на статический изгиб (ГОСТ 4648-2014, ISO 178) определяет прочность и жесткость пластмасс при изгибающих нагрузках методом трехточечного изгиба. Стандартный образец размером 80×10×4 мм свободно лежит на двух опорах, расположенных на расстоянии 64 мм друг от друга, и нагружается посередине между опорами.
Метод предусматривает два режима испытания: метод А с постоянной скоростью деформации 1% в минуту и метод Б с постоянной скоростью деформации 2% в минуту. Выбор метода зависит от типа материала и требований технической документации.
Для жестких и хрупких пластмасс испытание проводят до разрушения образца, при этом определяют прочность при изгибе. Для мягких и вязко-эластичных материалов испытание прекращают при достижении относительной деформации 3,5%, определяя напряжение при заданной деформации и модуль упругости при изгибе.
Методы определения твердости
Твердость пластмасс характеризует их сопротивление вдавливанию более твердого тела (индентора) и является важным показателем качества материала. Для пластмасс применяют несколько методов определения твердости, каждый из которых оптимален для определенных типов материалов.
Метод Шора (ГОСТ 24621-2015, ISO 868) является наиболее распространенным для определения твердости эластомеров и пластмасс. Используются две основные шкалы: шкала А для мягких материалов (резины, эластомеры) и шкала D для жестких пластмасс. Измерение проводится дюрометром - портативным прибором, который вдавливает стальной индентор в поверхность образца под действием калиброванной пружины.
Метод Роквелла (ГОСТ 24622-91, ISO 2039) применяется для жестких термопластов и реактопластов. Твердость определяется по глубине вдавливания стального шарика диаметром 12,7 мм после упругого восстановления материала. Используются шкалы M, L и R в зависимости от жесткости материала и применяемой нагрузки.
3. Методы определения ударной вязкости
Испытание по методу Шарпи
Метод Шарпи (ГОСТ 4647-2015, ISO 179) является основным способом определения ударной вязкости пластмасс в странах Европы и России. Образец прямоугольного сечения 80×10×4 мм с V-образным надрезом или без надреза свободно лежит на двух опорах, расположенных на расстоянии 62-64 мм, и подвергается удару маятникового копра посередине между опорами.
Энергия маятникового копра выбирается в зависимости от ожидаемой ударной вязкости материала и составляет от 0,5 до 50 Дж. Ударная вязкость определяется как отношение работы, затраченной на разрушение образца, к площади его поперечного сечения в месте разрушения и выражается в килоджоулях на квадратный метр (кДж/м²).
Надрез в образце создает концентрацию напряжений и позволяет оценить чувствительность материала к надрезу. Для надрезанных образцов ударная вязкость значительно ниже, чем для ненадрезанных, что характеризует склонность материала к хрупкому разрушению в местах концентрации напряжений.
a = (E₁ - E₂) / (h × b) × 10³
где a - ударная вязкость (кДж/м²), E₁ - потенциальная энергия маятника до удара (Дж), E₂ - потенциальная энергия маятника после удара (Дж), h - толщина образца (мм), b - ширина образца (мм)
Испытание по методу Изоду
Метод Изоду (ГОСТ 19109-2017, ISO 180, ASTM D256) широко применяется в США и также используется в международной практике. В отличие от метода Шарпи, образец закрепляется консольно в зажимных тисках, а удар наносится со стороны свободного конца образца на расстоянии 22 мм от линии закрепления.
Образец имеет те же размеры 80×10×4 мм и V-образный надрез глубиной 2 мм. Особенностью метода Изоду является то, что надрез находится на стороне удара маятника, в зоне растягивающих напряжений, что делает испытание более чувствительным к наличию дефектов и концентраторов напряжений.
Ударная вязкость по Изоду выражается в килоджоулях на квадратный метр и рассчитывается как отношение поглощенной энергии к площади поперечного сечения образца под надрезом. Результаты испытаний по Шарпи и Изоду не являются взаимозаменяемыми из-за различий в схеме нагружения и напряженном состоянии образца.
Интерпретация результатов
Значения ударной вязкости позволяют разделить пластмассы на хрупкие и вязкие. Материалы с высокой ударной вязкостью (более 50 кДж/м² для надрезанных образцов) обладают способностью поглощать значительную энергию удара за счет пластической деформации. К таким материалам относятся поликарбонат, полиамиды, ударопрочный полистирол.
Хрупкие материалы с низкой ударной вязкостью (менее 10 кДж/м²) разрушаются практически без пластической деформации. Примерами являются полистирол общего назначения, полиметилметакрилат, ненаполненные эпоксидные смолы.
4. Термические методы испытаний
Температура размягчения по Вика
Метод определения температуры размягчения по Вика (ГОСТ 15088-2014, ISO 306) является стандартным способом оценки теплостойкости термопластичных материалов. Сущность метода заключается в определении температуры, при которой стандартный индентор диаметром 1,128 мм под действием нагрузки проникает в образец на глубину 1 мм при нагреве с постоянной скоростью.
Стандарт предусматривает четыре варианта метода в зависимости от применяемой нагрузки и скорости нагрева: метод А50 (нагрузка 10 Н, скорость нагрева 50°C/ч), метод В50 (нагрузка 50 Н, скорость нагрева 50°C/ч), метод А120 (нагрузка 10 Н, скорость нагрева 120°C/ч), метод В120 (нагрузка 50 Н, скорость нагрева 120°C/ч).
Метод А с нагрузкой 10 Н применяется для мягких термопластов с низкой теплостойкостью, метод В с нагрузкой 50 Н - для жестких термопластов. Скорость нагрева 50°C/ч является основной, скорость 120°C/ч используется для ускоренных испытаний или для материалов с высокой теплостойкостью.
Полиэтилен низкой плотности: 90-100°C (метод А50)
Полипропилен: 150-160°C (метод А50)
Полистирол общего назначения: 95-105°C (метод А50)
Поликарбонат: 145-150°C (метод А50)
Полиамид 6: 180-200°C (метод А50)
Температура изгиба под нагрузкой (HDT)
Метод определения температуры изгиба под нагрузкой (ГОСТ 12021-2017, ISO 75, ASTM D648) характеризует деформационную теплостойкость пластмасс - способность сохранять форму при воздействии температуры и механической нагрузки. Метод основан на трехточечном изгибе образца с заданным напряжением при постоянном повышении температуры.
Образец размером 80×10×4 мм (или 120×10×4 мм) помещается на две опоры с расстоянием между ними 64 или 100 мм и нагружается посередине. Стандарты предусматривают два уровня напряжения: метод А - 1,82 МПа и метод В - 0,45 МПа. Образец с нагрузкой погружают в масляную ванну и нагревают со скоростью 120°C/ч (ISO) или 2°C/мин (ASTM).
Температурой изгиба под нагрузкой считается температура, при которой прогиб образца достигает 0,32 мм по ISO (что соответствует деформации 0,2%) или 0,25 мм по ASTM. Значение HDT всегда указывается с уровнем напряжения, например: "HDT/A (1,82 МПа) = 95°C".
σ = (3 × F × L) / (2 × b × h²)
где σ - напряжение при изгибе (МПа), F - нагрузка (Н), L - расстояние между опорами (мм), b - ширина образца (мм), h - толщина образца (мм)
Сравнение методов Вика и HDT
Температура по Вика и температура изгиба под нагрузкой характеризуют различные аспекты теплостойкости пластмасс. Метод Вика определяет температуру начала быстрого размягчения материала, в то время как метод HDT оценивает способность материала сохранять жесткость под нагрузкой при повышенной температуре.
Для большинства термопластов температура по Вика выше, чем температура HDT при напряжении 1,82 МПа, поскольку при испытании по Вика применяется локальная нагрузка индентором малого диаметра, а при HDT - распределенная изгибающая нагрузка. Разница между этими значениями может составлять от 10 до 50°C в зависимости от типа материала.
Метод HDT более точно моделирует условия работы конструкционных деталей под нагрузкой при повышенных температурах и поэтому чаще используется для выбора материалов для ответственных применений. Метод Вика проще в исполнении и применяется главным образом для контроля качества и входного контроля сырья.
5. Реологические испытания
Показатель текучести расплава
Показатель текучести расплава (ПТР, MFI - Melt Flow Index) является основной характеристикой реологических свойств термопластов и служит главным критерием оценки их технологичности при переработке. Метод регламентируется стандартами ГОСТ 11645-2021, ISO 1133 и ASTM D1238 и заключается в определении массы материала, экструдированного через стандартный капилляр за 10 минут при заданных температуре и нагрузке.
Испытание проводится на экструзионном пластометре, который состоит из нагреваемой цилиндрической камеры с капилляром на нижнем конце (диаметр 2,095 мм, длина 8 мм), поршня с грузом для создания давления и системы контроля температуры. Образец материала массой 4-8 грамм загружается в предварительно нагретую камеру, выдерживается в течение определенного времени для полного расплавления, после чего к поршню прикладывается стандартная нагрузка.
Условия испытания (температура и нагрузка) зависят от типа полимера и устанавливаются в соответствии с техническими условиями на материал. Для полиэтилена обычно применяют температуру 190°C и нагрузку 2,16 кг, для полипропилена - 230°C и 2,16 кг, для полистирола - 200°C и 5 кг, для поликарбоната - 300°C и 1,2 кг.
ПТР = (600 × m) / t
где ПТР - показатель текучести расплава (г/10 мин), m - средняя масса экструдированных отрезков (г), t - интервал времени между срезами отрезков (с), 600 - коэффициент пересчета на 10 минут
Интерпретация значений ПТР
Показатель текучести расплава обратно пропорционален вязкости расплава и молекулярной массе полимера. Низкие значения ПТР (менее 1 г/10 мин) характерны для высокомолекулярных полимеров с высокой вязкостью расплава, которые трудно перерабатываются, но обладают повышенными механическими свойствами. Высокие значения ПТР (более 20 г/10 мин) указывают на низкую вязкость расплава и хорошую текучесть, что облегчает переработку, но может приводить к снижению прочности изделий.
Для различных методов переработки требуются материалы с определенными значениями ПТР. Для литья под давлением тонкостенных изделий предпочтительны материалы с высоким ПТР (10-40 г/10 мин), обеспечивающие хорошее заполнение формы. Для экструзии труб и профилей используют материалы со средним ПТР (0,5-5 г/10 мин), сочетающие достаточную текучесть с высокой прочностью. Для выдувного формования крупногабаритных изделий применяют материалы с низким ПТР (0,1-1 г/10 мин), обладающие высокой прочностью расплава.
Полиэтилен для выдувных бутылок: 0,3-0,8 г/10 мин (190°C, 2,16 кг)
Полиэтилен для литья под давлением: 5-30 г/10 мин (190°C, 2,16 кг)
Полипропилен для волокон: 10-40 г/10 мин (230°C, 2,16 кг)
Полипропилен для труб: 0,3-1,5 г/10 мин (230°C, 2,16 кг)
Объемный показатель текучести расплава
Помимо массового ПТР, современные стандарты предусматривают определение объемного показателя текучести расплава (MVR - Melt Volume Rate), который измеряется в кубических сантиметрах за 10 минут. Объемный ПТР определяется автоматически с помощью датчика перемещения поршня и более точно характеризует реологические свойства наполненных и армированных материалов.
Отношение массового ПТР к объемному ПТР позволяет определить плотность расплава, которая является важной характеристикой для контроля однородности материала и наличия наполнителей. Для ненаполненных термопластов плотность расплава близка к плотности твердого полимера, для наполненных материалов она существенно выше.
6. Специальные методы испытаний
Определение химической стойкости
Метод определения химической стойкости (ГОСТ 12020-2018, ISO 175) оценивает изменение свойств пластмасс после выдержки в различных химических средах. Метод применяется для подбора материалов, контактирующих с агрессивными веществами, и прогнозирования долговечности изделий в условиях химического воздействия.
Образцы в виде пластин толщиной 3±0,5 мм или стандартные образцы для последующих механических испытаний полностью погружаются в испытательную жидкость (кислоты, щелочи, растворители, масла) и выдерживаются при заданной температуре в течение установленного времени (обычно от 24 часов до 6 месяцев). После извлечения из среды определяют изменение массы, линейных размеров, внешнего вида и механических свойств.
Изменение массы характеризует степень абсорбции жидкости материалом или экстракции компонентов из материала. Увеличение массы более чем на 1% указывает на значительную абсорбцию, что может привести к набуханию, снижению прочности и изменению размеров изделия. Уменьшение массы свидетельствует об экстракции пластификаторов, стабилизаторов или низкомолекулярных фракций полимера.
Определение стойкости к растрескиванию под напряжением
Некоторые пластмассы подвержены растрескиванию под напряжением при контакте с определенными химическими средами даже при низких механических напряжениях. Это явление называется растрескиванием под напряжением в среде или стресс-коррозией. Для оценки склонности материалов к этому виду разрушения образцы подвергают воздействию напряжения в присутствии агрессивной среды.
Испытание проводят на образцах, изогнутых до заданной деформации или нагруженных постоянным напряжением, которые помещают в контакт с испытательной средой. Критерием стойкости является время до появления трещин или полного разрушения образца. Некоторые пластмассы, например полиэтилен, могут растрескиваться под напряжением в присутствии поверхностно-активных веществ даже при очень низких напряжениях.
Испытания на старение
Долговечность пластмасс в условиях эксплуатации определяется их стойкостью к воздействию различных факторов окружающей среды: света, кислорода, озона, повышенной температуры, влажности. Испытания на старение моделируют длительное воздействие этих факторов в ускоренном режиме для прогнозирования срока службы изделий.
Естественное атмосферное старение проводят путем экспонирования образцов в условиях открытой атмосферы с периодической оценкой изменения свойств. Ускоренное искусственное старение выполняют в камерах с контролируемой температурой, влажностью и ультрафиолетовым облучением. Коэффициент ускорения может достигать 10-50, что позволяет за несколько месяцев испытаний оценить поведение материала за несколько лет эксплуатации.
7. Практические рекомендации по выбору методов испытаний
Выбор метода в зависимости от назначения материала
Выбор конкретных методов испытаний должен основываться на условиях эксплуатации изделия и критических свойствах материала для данного применения. Для конструкционных деталей, работающих под статической нагрузкой, наиболее важны испытания на растяжение, сжатие и изгиб, позволяющие определить прочность и жесткость материала.
Для изделий, подверженных ударным нагрузкам (корпуса приборов, защитные элементы, детали автомобилей), обязательны испытания на ударную вязкость при различных температурах. Особое внимание следует уделять испытаниям при отрицательных температурах, когда многие пластмассы становятся хрупкими.
Для изделий, эксплуатируемых при повышенных температурах (детали электроприборов, подкапотные детали автомобилей, корпуса бытовых приборов), критичны термические характеристики - температура по Вика и HDT. Материал должен сохранять достаточную жесткость и форму при максимальной рабочей температуре.
Для полимерных труб критичны следующие характеристики:
Прочность при растяжении - для оценки несущей способности
ПТР - для контроля качества сырья и технологичности при экструзии
HDT - для оценки стойкости к горячей воде
Химическая стойкость - для оценки долговечности в агрессивных средах
Испытания на долговременную прочность - для прогнозирования срока службы
Обеспечение достоверности результатов
Достоверность результатов испытаний в значительной степени зависит от правильной подготовки образцов и соблюдения стандартных условий. Образцы должны быть изготовлены в строгом соответствии с требованиями стандартов по форме, размерам и качеству поверхности. Механическая обработка образцов должна проводиться острым инструментом без перегрева материала.
Кондиционирование образцов перед испытанием является обязательным требованием всех стандартов. Стандартные условия кондиционирования по ГОСТ 12423 - температура 23±2°C и относительная влажность 50±10% в течение не менее 16 часов. Для гигроскопичных материалов (полиамиды, полиацетали) может требоваться более длительное кондиционирование.
Количество испытываемых образцов должно быть достаточным для статистической обработки результатов. Обычно испытывают не менее 5 образцов для каждого определяемого показателя. Результаты обрабатывают с вычислением среднего значения, стандартного отклонения и доверительного интервала.
Оформление результатов
Протокол испытаний должен содержать полную информацию о материале, условиях изготовления образцов, условиях кондиционирования и испытания, используемом оборудовании и полученных результатах. Это обеспечивает воспроизводимость испытаний и позволяет корректно интерпретировать результаты.
Особое внимание следует уделять указанию условий испытания (скорость нагружения, температура, влажность), поскольку многие свойства пластмасс сильно зависят от этих параметров. Например, прочность при растяжении может отличаться в 2-3 раза при изменении скорости испытания от 1 до 500 мм/мин.
