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塑料拉伸试验

(一)实验目的
  掌握塑料拉伸试验方法,了解机的基本结构和工作原理,并通过试样的拉伸应力—应变曲线和各试验数据来分析该材料的静态拉伸力学性能,对其拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率和弹性模量作出评价。
(二)实验原理
  在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下,通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷,使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的zui大负荷和对应的标线间距离的变化情况。(在带微机处理器的电子拉力机上,只要输入试样的规格尺寸等有关数据和要求,在拉伸过程中,传感器把力值传给电脑,电脑通过处理,自动记录下应力—应变全过程的数据,并把应力—应变曲线和各测试数据通过打印机打印出来)。
(三)试验设备和拉伸试样
  1.试验设备
  (1)机械式拉力试验机
  ①备有适应各型号试样的夹具。
  ②夹具的移动速度应能多级或全程调速,以满足标准方法的需要。
  ③试验数据示值应在每级表盘的10%~90%,但不小于试验zui大载荷的4%读取,示值的误差应在1%之内。
  (2)带微机处理器的电子拉力机  机械传动原理同机械式拉力机,但精密度高于普通机械式拉力机。当试样受载拉伸时,力值和材料的伸长率由传感器感量输入电脑,经电脑处理同时在屏幕上显示出来。每个试样试验结束,电脑自动记录全过程并存入硬盘,试验者需要哪一个试样的应力—应变曲线图,需要哪一个数据,随时可以从连接电脑的打印机上打印出来。
  2.拉伸试样
  (1)试样的形状和尺寸  标准方法规定使用四种型号的试样。
  (2)试样的选择
  热固性模塑材料:用i型。
  硬板材料:用ⅱ型(可大于170mm)。
  硬质、半硬质热塑性模塑材料:用2型,厚度d=(4±0.2)mm。
  软板、片材:用ⅲ型,厚度d<=2mm。
  塑料薄膜:用ⅳ型。
  (3)对试样的要求:
  ①试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层、无明显杂质和加工损伤等缺陷,有方向性差异的试片应沿纵横方向分别取样。
  ②硬板厚度d<10mm时,以原厚作为试样的厚度;当厚度d>10mm时,应从一面机械加工成10mm。
  ③测试弹性模量,用厚4~10mm的ⅱ型试样或用长200mm、宽15mm的长条试样。
  ④每组试样不少于5个。
(四)实验步骤
  1.实验条件
  (1)试验速度(空载)  a:(10±5)mm/min,b:(50±5)mm/min,c:(100±10)mm/min或(250±50)mm/min。
  ①热固性塑料、硬质热塑性塑料,用a速。
  ②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料(如pp、pa等),用b速。
  ③软板、片和薄膜用c速。相对伸长率<100%的用(100±10)mm/min速度,相对伸长率>100%的用(250±50)mm/min速度。
  (2)测定模量时可用1~5mm/min的拉伸速度,其变形量应准确至0.01mm。
  2.以机械式拉伸试验机为例:按gbl039—92标准方法的规定调节试验环境处理试样或gb/t1040为室温。
  (1)试验环境  温度:热塑性塑料(25±2)℃,热固性塑料(25±5) ℃。湿度:相对湿度(65±5)%。
  (2)试样预处理  将试样置于小的环境中,使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度d的试样处理时间如下:d<0.25mm的试样不少于4h;o.25mm<d<2mm的试样不少于8h;d>2mm的试样不少于16h。
  (3)测量试样的厚度和宽度  模塑试样和板材试样准确至0.05mm;片材试样厚度o.01mm;薄膜试样厚度0.o01mm;每个试样在距标线距离内测量三点,取算术平均值。
  (4)测试伸长时  应在试样上被拉伸的平行部分作标线,此标线对测试结果不应有影响。
  (5)用夹具夹持试样时  要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合,并且松紧适宜,不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。
  (6)按所选择的速度? 开动机器,进行拉伸试验。
  (7)试样断裂后  读取负荷及标距间伸长,或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距外的部位,则此次试验作废,另取试样补做。
  (8)测定模量时  应记录负荷及相应变形量,作出应力—应变曲线。
(五)实验结果及数据处理
  (1)拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以σt(mpa =1n/mm2)表示,按下式计算:
  σt =f/b*d
  式中 f—zui大负荷、断裂负荷、屈服负荷,n
      b—试样宽度,mm
      d—试样厚度,mm
  (2)断裂伸长率εt (%)按下式计算:
  εt =(g-g0)/g0×100%
  式中 go——试样原始标线间距离,mm
      g——试样断裂时标线间距离,mm
  (3)弹性模量以et(n/mm2)表示。为了计算弹性模量,通常要作出应力—应变曲线,再从曲线的初始直线部分按下式计算弹性模量et:
  et=σ/ε
  式中  σ—应力,(n/mm2)
  ε—应变,mm/mm
  (4)实验数据的处理。
  ①σt 取三位有效数字(薄膜取二位),εt 、et取二位有效数字,以起码三个有效试验数据的算术平均值表示实验结果。
  ②如果要求计算偏差值s,由下式进行计算:
  s=
  式中 x——单个测定值
      x—一组测定值的算术平均值
      n——测定个数
(六)实验报告或实验记录的内容
  (1)被测试材料的名称、规格、牌号、来源。
  (2)试样的制备方法。
  (3)试样的形状和尺寸。
  (4)试样的预处理。
  (5)试验的环境温度和湿度。
  (6)试验机的型号。
  (7)试验速度。
  (8)试验有效试样的数量。
  (9)拉伸屈服应力。
  (10)拉伸断裂应力。
  (11)拉伸强度。
  (12)断裂伸长率。
  (13)弹性模量。
  (14)试验日期、人员。
(七)实验注意事项
  (1)因试样的厚度及宽度对结果影响很大,同一种塑料若试样的尺寸不同,其拉伸强度试验结果有一定差异,所以在加工试样、测量试样尺寸时,特别要注意被测试样的尺寸和公差是否在标准所规定的范围内。注射模塑试样往往后收缩较大,被测部位若出现轻微缩痕影响平整度要注意多测几点,以得出其真实尺寸。
  (2)用成型裁刀裁取试样,要注意经常检查裁刀锋利情况,刀刃曲线是否均匀、细直,稍有缺陷及时研磨或更换,试样的细微缺陷对拉伸试验结果影响极大。
  (3)试验条件即温度、湿度和速度对试验结果也有较大的影响。往往温度偏高,拉伸强度偏低,伸长率偏大,反之规律相反。拉伸速度越快,伸长率越小,强度偏高。因此,试验前对试样的处理、试验环境条件以及试验速度的选择都要严格按标准规定进行。
  (4)由于力学试验影响因素多,结果的重现性较差,要特别注意制样时方法、工艺、设备、工具的一致。做对比试验,同一人员操作,以保证得出正确的结论。
  (5)对不熟悉的材料,正式测试之前要进行预测,以预知合适的负荷和速度等,为正式测试做好准备。
  (6)日常对拉伸试验机等设备要注意保养、运转和校正,以保证实验时处于良好状态
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