Thử nghiệm kéo nén và ứng dụng

Thử nghiệm kéo, nén, uốn và xoắn là một trong những phương pháp thử nghiệm cơ học với mục đích xác định những đặc tính cơ học cơ bản của vật liệu. Thử nghiệm này được dùng để kiểm tra chất lượng sản phẩm và kiểm tra/đánh giá được đặc tính của vật liệu trước khi đưa vào sử dụng hoặc sau một thời gian phục vụ. Đây là một thử nghiệm quan trọng mà hiện nay trong các phòng thí nghiệm, các viện nghiên cứu cũng như các nhà máy sản xuất đều đang sử dụng với một số lượng lớn các thiết bị thử nghiệm kéo nén vật liệu.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tổng hợp các ứng dụng của thử nghiệm kéo nén theo 6 nhóm, chia thành 6 phần như sau:

Phần 1: trong ngành nhựa, cao su và composite

Phần 2: trong ngành kim loại và hợp kim

Phần 3: trong ngành giấy, bao bì và dệt may

Phần 4: trong ngành vật liệu xây dựng

Phần 5: trong sản xuất các sản phẩm và bán thành phẩm

Phần 6: trong ngành sinh trắc học và thực phẩm

Phần 1: Ứng dụng thử nghiệm kéo nén trong ngành nhựa, cao su và composite

Kiểm tra độ bền kéo của tấm nhựa, màng nhựa Dựa theo các tiêu chuẩn: *ASTM D882 và ISO 527-3* *ASTM D882 và ISO 527-3* là các tiêu chuẩn phổ biến được sử dụng để xác định tính chất bền kéo của màng nhựa hoặc tấm nhựa. Thử nghiệm này cho phép xác định các thuộc tính như độ bền kéo, độ bền uốn, năng suất biến dạng, biến dạng khi đứt và mô đun đàn hồi. Do tính chất linh hoạt, tinh tế của các mẫu nhựa, cả đo độ bám và độ căng có thể là một thách thức.Mẫu thử quả tạ thường được sử dụng để kiểm soát chất lượng và yêu cầu nâng trọng lượng để đo thu nhận trực tiếp biến dạng trên mẫu thử. Việc kẹp vật liệu khi đo phải ngăn trượt vật liệu ở mức tải tương đối cao nhưng không làm rách vật liệu và gây ra sự thất bại của mẫu vật sớm. Nguyên lý đo dựa trên các phân tích hình ảnh thông minh của hai dấu tương phản trên mẫu vật.
Khả năng chống thâm nhập của màng chắn linh hoạt Dựa theo các tiêu chuẩn: *ASTM F1306* Tiêu chuẩn khuyến nghị đầu dò bán cầu đường kính 3,2 mm và đường kính thử nghiệm mẫu là 34,9 mm. ASTM F1306 chỉ xác định các điều khiện thử nghiệm để xác định đặc tính của màng chắn và màng mỏng linh hoạt cho khả năng chống xuyên thủng tốc độ chậm với đầu dò điểu khiển ở nhiệt độ phòng. Các tính toán cần thiết cho tiêu chuẩn này bao gồm lực cực đại để phá vỡ, năng lượng để phá vỡ và sự thâm nhập của đầu dò ở đỉnh đầu tiên. Khả năng đặc trưng cho khả năng chống thâm nhập là rất quan trọng đối với các sản phẩm và ứng dụng phụ thuộc vào mức độ bảo vệ hàng rào nhất định.
Kiểm tra độ bám dính Peel 90° Dựa theo các tiêu chuẩn: ASTM B571, EN 28510, ISO 8510-1, EN 1939 Annex B, ASTM D2861, ASTM D3330, ASTM D6862, ASTM D6252 Quy trình bóc vỏ để xác định cường độ bám dính giữa các vật liệu mẫu với một lớp cứng. Đo một lực cưỡng bức áp dụng cho việc tách một lớp rách ở bề mặt mẫu thử. Giá trị đo được chính là cường độ bám dính, đó là lực tối đa chia cho chiều rộng mẫu thử. Giá sẽ cố định bề mặt mẫu thử, chất dính nền sẽ được giữ và kéo lên bằng kẹp trên, đồng thời giá giữ mẫu trượt theo phương vuông góc 90°. Trong ứng dụng này thay đổi lực lượng tự phát xảy ra liên tục.
Thử nhiệm nén trên nhựa cứng Dựa theo các tiêu chuẩn: ASTM D1621, ISO 844 Xác định tính chất nén của trục nén lên vật liệu và thu nhận sự giãn nở, mở rộng cửa vật liệu. Các tính toán có thể được rút ra từ phương pháp này bao gồm cường độ nén, biến dạng nén, ứng suất nén và mô đun đàn hồi. Dùng để xác định độ nén của các vật liệu như xốp bọt cứng thường để sử dụng trong các ngành xây dựng, cách âm, cách nhiệt. Các tính toán được tham chiếu trong tiêu chuẩn này bao gồm các điểm năng suất, cường độ nén và mô đun nén. Để làm cho thử nghiệm dễ dàng hơn, hãy để khoảng cách 10 đến 30 mm giữa các mẫu thử cho phép bạn nhanh chóng và dễ dàng loại bỏ các mẫu được thử và định vị mẫu mới.
Tính chất nén của nhựa cứng và vật liệu tổng hợp Dựa theo các tiêu chuẩn: ASTM D695, ISO 604 Thử nghiệm nén để xác định tính chất vật liệu của nhựa (cả gia cố và không gia cố). Thử nghiệm này là thích hợp để xác định mô đun đàn hồi, ứng suất, cường độ nén và biến dạng vượt quá điểm năng suất. Tiêu chuẩn yêu cầu mẫu thử được tải nén với tốc độ 1,3 mm/phút cho đến khi gãy. Trước khi thử nghiệm, bạn nên đảm bảo tất cả các mẫu thử được thực hiện theo kích thước quy định trong tiêu chuẩn và không có lỗ hổng bề mặt có thể nhìn thấy. Khi thực hiện kiểm tra nén, căn chỉnh mẫu đóng vai trò quyết định trong việc đạt được phân phối tải đồng đều, điều này góp phần vào tính nhất quán của kết quả.
Độ bền xé của màng, tấm chứa Dựa theo các tiêu chuẩn: ASTM D1004 ASTM D1004 áp dụng xác định độ bền/độ bền xé của màng và tấm nhựa dẻo. Vị trí xé gây ra bởi góc 90° đối với vật mẫu. Phương pháp thử nghiệm này nhằm mục đích đo lực để bắt đầu xé cho màng nhựa không bị hỏng giòn hoặc không kéo dài quá 101,6 mm. Đầu trên kẹp vật liệu được bọc cao su. Có camera gắn để theo dõi mẫu.
Tính chất bền kéo của nhựa Dựa theo các tiêu chuẩn: ASTM D638, ISO 527-1, ISO 527-2, JIS K7113 Phương pháp ASTM D638 được sử dụng để xác định tính chất bền kéo của nhựa. Các đặc tính quan trọng nhất là: độ bền kéo, biến dạng khi đứt và mô đun năng suất, để kiểm soát chất lượng và thông số kỹ thuật cơ học. Thông thường, các mẫu là: nhựa cứng, bán cứng và không cứng ở dạng quả tạ, que hoặc mẫu hình ống. Mục tiêu thử nghiệm của tiêu chuẩn này là đo biến dạng lặp lại, trong đó Tiêu chuẩn mở rộng được yêu cầu để đo chính xác biến dạng và người vận hành được hỗ trợ làm việc.
Kiểm tra độ bền kéo của ống nhựa nhiệt dẻo Dựa theo các tiêu chuẩn: ISO 6259 Thử nghiệm trên đường ống bằng vật liệu HDPE, sử dụng máy có công suất lên tới 50KN. Tiêu chuẩn tham chiếu xác định các phương pháp thử nghiệm và các loại mẫu thử là ISO 6259. Mẫu thử nghiệm được lấy trực tiếp từ một ống thành phẩm, có độ dày lên đến 60 mm và đường kính ngoài từ tối thiểu 15 mm đến đường kính cao hơn 450 mm.
Thử nén trên xốp Dựa theo tiêu chuẩn: ISO 3386, ASTM D3574, ASTM D5672, ISO 2439 Tấm đe được đặt tiếp xúc với mẫu thử để xác định sự thay đổi về chiều cao tham chiếu. Điều này cho phép bởi một loạt các đoạn tải thử nghiệm lên vật liệu. Dữ liệu qua chuỗi tải thử nghiệm được tính toán bao gồm tải ở % xác định hoặc độ lệch.
Kiểm tra độ bền kéo trên vật liệu nhựa sợi tổng hợp Dựa theo các tiêu chuẩn: ISO 527-4, ISO 527-5, ASTM D3039, EN 2561 ASTM D3039 mô tả phương pháp tiêu chuẩn thử nghiệm kéo cho vật liệu tổng hợp ma trận polymer. Nó bao gồm các phương pháp thử nghiệm cho một loạt các kích thước mẫu thử như các cấu hình thử nghiệm khác nhau. Các mẫu thử thường được chuẩn bị với các đầu được gắn chắc chắn, đảm bảo rằng các vết vỡ xảy ra trong chiều dài của mẫu thử. Các thử nghiệm này thường yêu cầu Phòng Môi trường có phạm vi từ -70°C (chất lỏng nitơ) đến 350°C.
Kiểm tra độ dẻo của nhựa Dựa trên tiêu chuẩn: ISO 178, ASTM D790 Tiêu chuẩn ISO 178 và ASTM D790 liên quan đến việc xác định tính chất uốn dẻo của nhựa không pha trộn. Trong số những thứ được sử dụng phổ biến nhất trong ngành, chúng cho phép xác định ứng suất cực đại, mô đun uốn và các loại khác liên quan đến trạng thái ứng suất cụ thể. Cố định mẫu, uốn 3 điểm, trong đó hình dạng và khoảng cách của đe phù hợp với tiêu chuẩn. Thử nghiệm bao gồm việc định vị mẫu thử trên giá với 2 điểm hỗ trợ, tác dụng 1 lực mạnh ở chính giữa tâm của mẫu thử, tạo ra sự uốn công của mẫu. Vật liệu được thử nghiệm: khuôn nhựa nhiệt dẻo và vật liệu ép đùn, bao gồm các hợp chất được gia cố và nạp, tấm cứng nhiệt dẻo, vật liệu nhiệt cho khuôn, bao gồm các hợp chất gia cố và tải, tấm nhiệt. Đối với vật liệu gia cố, nên đánh giá các loại tiêu chuẩn khác như ISO 14125 và ASTM D6272.
Kiểm tra độ uốn của vật liệu nhựa sợi tổng hợp Dựa theo tiêu chuẩn: ISO 14125, ASTM D6272 Các loại vật liệu sợi tổng hợp khác nhau được sử dụng trong các ứng dụng công nghệ, như: Nhựa gia cố sợi thủy tinh, nhựa gia cố sợi carbon, nhựa gia cường sợi Aramid, nhựa gia cố sợi tự nhiên. Đặc điểm mẫu vật được xác định chủ yếu bởi định hướng sợi trong vật liệu. Đối với các yêu cầu công nghệ thử nghiệm, một sự khác biệt được thực hiện giữa các lớp đơn hướng và đa hướng. Thử nghiệm vật liệu đại diện cho các bài test tải riêng lẻ trên mẫu vật được tiêu chuẩn hóa. Do độ nhạy định hướng mạnh, các loại tải trọng khác nhau được áp dụng bằng cách sử dụng các mẫu khác nhau, ví dụ theo cách dọc và ngang đối với hướng của sợi chính.