Ťahová skúška plastov

Skúška ťahom plastov podľa normy EN ISO 52

Ťahová skúška sa ďalej delí na:

ČSN EN ISO 527-1 Plasty - stanovenie ťahových vlastností - časť 1: základné princípy

ČSN EN ISO 527-2 Plasty - stanovenie ťahových vlastností - časť 2: skúšobné podmienky pre lisované plasty

ČSN EN ISO 527-3 Plasty - stanovenie ťahových vlastností - časť 3: skúšobné podmienky pre fólie a dosky

ČSN EN ISO 527-4 Plasty - stanovenie ťahových vlastností - časť 4: skúšobné podmienky pre izotropné a ortotopické plastové kompozity vystužené vláknami

ČSN EN ISO 527-5 Plasty - stanovenie ťahových vlastností - časť 5: skúšobné podmienky pre plastové kompozity vystužené jednosmernými vláknami

Skúšky ťahom podľa normy EN ISO 527 sa vzťahujú na skúšky širokej škály plastov - plnených alebo neplnených materiálov, lisovaných alebo liatych vzoriek, fólií a dosiek, ako aj materiálov vystužených vláknami alebo spojivom.

Vzorky na ťahové skúšky podľa normy EN ISO 527-2 - najčastejšie používané

V uvedenej norme sa uvádza tvar typu 1A pre vstrekované skúšobné vzorky a tvar typu 1B pre strojovo opracované skúšobné vzorky. Skúšobné vzorky typu 1A a 1B sú preferovaným tvarom skúšobných vzoriek s počiatočnou meranou dĺžkou stanovenou na 75 mm, čo v porovnaní s minulosťou (L0 = 50 mm) predstavuje väčšiu presnosť merania modulu pružnosti a lepšie využitie strednej časti vzorky typu 1A, ktorá je dlhá 80 mm. Počiatočná meraná dĺžka 50 mm je stále prípustná, ale pre skúšobnú vzorku typu 1A sa neodporúča.

• tvar 1A a 1B sú štandardné skúšobné vzorky s porovnateľnými rozmermi
• tvar 1BA a 1BB sú relatívne zmenšené skúšobné vzorky a môžu sa použiť len vtedy, ak nie je možné použiť štandardné skúšobné vzorky
• tvarové telesá 5A a 5B sú proporcionálne skúšobné telesá vzhľadom na ISO 37 (norma na skúšanie gumy), tvar 2 a 3
• Skúšobné vzorky tvaru CW a CP (identické s tvarom 2 a 4 podľa ISO 8256) sú malé skúšobné vzorky určené na skúšky tepelného starnutia.

Pred začatím ťahovej skúšky

Ťahová skúška plastov sa vykonáva na zaťažovacom stroji - trhacom stroji.

V prvom kroku sa úchytky / svorky na vzorky nastavia na vzdialenosť 115 mm. Následne sa vzorka upne do skúšobného stroja a musí sa dbať na to, aby bola vzorka zaťažená vo všetkých smeroch jednoosovým ťahom. Zistilo sa, že šikmé upnutie vzorky môže ovplyvniť modul pružnosti až o 4 %. Zároveň sa pri upínaní musí dávať veľký pozor, aby sa zabránilo stlačeniu vzorky - merania ukázali skreslenie výsledku modulu o 3 %, ak bola vzorka pred skúškou stlačená.

Je však potrebné malé predbežné zaťaženie vzorky, aby sa zabránilo "päte" krivky. Predťaženie vzorky zabezpečuje počiatočný východiskový bod skúšky nezávislý od obsluhy a skúšobného zariadenia. Samotná skúška sa nezačne, keď sa spustí stroj, ale keď sa dosiahne nastavené predbežné zaťaženie. Max. veľkosť predbežného zaťaženia by nemala presiahnuť 0,05 % alebo pri meraní pevnosti by mala byť hodnota predbežného zaťaženia menšia ako 1/100 hodnoty napätia.

Skúšobná rýchlosť počas ťahovej skúšky

Priebeh ťahovej skúšky bol podrobnejšie opísaný v kapitole o ťahovej skúške kovov.

V prípade plastov by sa podľa normy EN ISO 527-1 mal modul pružnosti stanoviť rýchlosťou 1 %/min. Rýchlosť 1 mm/min potom zodpovedá rýchlosti nárastu predĺženia 
0,87 %/min.

Môže sa to zdať zvláštne, ale pri udržiavaní správnej testovacej rýchlosti zohrávajú veľkú úlohu aj rukoväte.

Podobne ako pri skúške ťahom kovových vzoriek možno po zmeraní modulu E zvýšiť rýchlosť skúšky. V praxi sa často používa 5 mm/mm alebo 50 mm/min.

Ako však bolo uvedené vyššie: dosiahnutie správnych a spoľahlivých výsledkov sa nezačína samotným vykonaním skúšky ťahom, ale výrobou samotnej vzorky na skúšku ťahom. Výroba musí byť presná a v súlade s normou.

Požiadavky na skúšku ťahom podľa normy EN ISO 527

• ISO 7500 trieda 1 testovacie zariadenie na trhanie
• upínacie zariadenia, úchyty zodpovedajúce materiálu a veľkosti vzorky
• podľa rozpočtu, potom extenzometer (prieťahomer)

Ručný extenzometer - zvyčajne s malým zdvihom na stanovenie modulu E - sa však nemôže použiť na fólie.
Automatický extenzometer - na stanovenie E-modulu a tiež ťažnosti pri maximálnom ťahu, ako aj ťažnosti pri pretrhnutí

Bezkontaktný videoextenzometer - na stanovenie E-modulu, ako aj ťažnosti pri maximálnom ťahu a ťažnosti pri pretrhnutí pomocou čiar na samotnej vzorke

Výstup z ťahovej skúšky podľa normy EN ISO 527

Výstupom ťahovej skúšky je graf a súbor výsledkov opisujúcich dôležité udalosti počas ťahovej skúšky.
Podobne ako pri skúške ťahom kovu sa najdôležitejšie výsledky získavajú na začiatku skúšky, kde sa preto používa nižšia rýchlosť skúšky. V prípade plastov však nemusí dôjsť k lineárnemu zaťaženiu, preto sa napríklad na stanovenie modulu E používa rezanie.

E - modul pružnosti; E-modul; Youngov modul - ide o vypočítanú hodnotu, ale na základe meraní. Najčastejšie sa používajú dva body, ktoré sa dajú zostrojiť rezaním. Sekant pretína krivku v bode, kde predĺženie dosahuje definovaných hodnôt. Táto metóda je veľmi jednoduchá, ale je citlivá na získané údaje - pretože pracuje len s dvoma bodmi. Alternatívne môžete použiť aj regresnú priamku, ktorá na výpočet modulu E používa všetky body. Ide teda o štatisticky presnejšiu metódu určenia modulu E.

σy / εy - zmluvná medza klzu - pri materiáloch s výraznou medzerou klzu je to najvyšší bod na krivke, po ktorom nasleduje pokles, takže pevnosť/pevnosť opäť narastá až po Fmax.

σx - napätie pri určitom predĺžení - pri materiáloch bez výrazného bodu klzu nie je bod klzu viditeľný, ale prechod lineárnej časti sa začína plynulo zaobľovať. Medza klzu σx (môže byť pri 1 %, 2 % alebo inom predĺžení) vyjadruje hodnotu napätia pri danom predĺžení.

σm - medza pevnosti - v ďalšej fáze skúšky v ťahu dochádza k ďalšiemu zvyšovaniu sily až do bodu, keď vzorka v ťahu nevyžaduje ďalšie zvyšovanie sily pri predlžovaní, ale začína sa predlžovať bez zvyšovania sily, t. j. napätia. Takto sa materiál vzorky rovnomerne ďalej predlžuje, až kým sa v jednom bode nezačne tvoriť hrdlo (najprv malé). Medzou pevnosti v ťahu je práve toto maximálne napätie, po prekročení ktorého sa predĺženie naďalej zväčšuje, ale pevnosť alebo napätie začne pomaly (alebo náhle) klesať. Napätie medzi pevnosťami sa vyjadruje v N/mm2 (podiel maximálnej sily na prierez vzorky) = Mpa.

V tomto okamihu sa začne formovať krčok, ktorého tvorba sa postupne zrýchľuje, až kým nedôjde k úplnej zlomenine.

εm - pevnosť v predĺžení pri pretrhnutí

σB / εtB - napätie / predĺženie pri pretrhnutí

V ďalšom priebehu, za hranicou maximálneho napätia, pevnosť klesá až do momentu lomu. V tomto momente je k dispozícii posledný dôležitý výsledok.