فوم پلی اورتان انعطاف پذیر در صندلی های خودرو، تشک ها، مبلمان و بالشتک های صنعتی استفاده می شود. این مواد برای تغییر شکل طراحی شده اند، اما باید در طول تولید، مونتاژ و سرویس نیز در برابر نیروهای کششی مقاومت کنند.
اندازه گیری خواص کششی آن ها همیشه ساده نیست. نمونه ای که به درستی برش نخورده، فشار گرفتن بیش از حد یا اندازه گیری نادرست کشیدگی می تواند نتیجه را قبل از تثبیت رفتار کششی واقعی ماده تحت تأثیر قرار دهد.
استاندارد ISO 1798:2008 روشی را برای تعیین مقاومت کششی و کشیدگی در زمان شکست مواد پلیمری سلولی انعطاف پذیر مشخص می کند. این روش از نمونه آماده شده استفاده می کند که با سرعت کنترل شده تا زمان پارگی کشیده می شود.
این راهنما الزامات کلیدی آزمایش، آماده سازی نمونه، روش آزمایش، خطاهای رایج و نحوه انتخاب دستگاه تست کشش فومی مناسب را پوشش می دهد.
الزامات آزمون ISO 1798 در یک نگاه
ISO 1798:2008 برای مواد پلیمری سلولی انعطاف پذیر، از جمله فوم های پلی یورتان انعطاف پذیر مناسب طراحی شده است.
این آزمایش دو خاصیت ماده را تعیین می کند: مقاومت کششی و کشیدگی در زمان شکست.
| روش تست | آزمایش کششی برای پارگی نمونه |
| نوع نمونه | نمونه دمبل نوع 1 یا نوع 1A |
| ضخامت نمونه | 10–15 میلی متر |
| سرعت تست | 500 ± 50 میلی متر بر دقیقه |
| اندازه گیری نیرو | کلاس 0.5 یا کلاس 1 تحت ISO 7500-1:2004، در محدوده بارگذاری مورد استفاده |
| نتایج معتبر | معمولا پنج نمونه در طول خط علامت گذاری شده شکسته می شوند |
| شرطی سازی استاندارد | حداقل 16 ساعت تحت یکی از جوهای دما/رطوبت مشخص شده |
| نتایج تست | مقاومت کششی (kPa) و کشیدگی هنگام شکست (٪) |
نسخه استاندارد مربوطه و هرگونه الزامات تست خاص مشتری باید قبل از آزمایش تأیید شود.
منبع: ISO 1798:2008، بندهای ۴–۷. به استانداردها و مراجع فنی در ادامه مراجعه کنید.
ISO 1798 چه چیزی را اندازه گیری می کند؟
مقاومت کششی
مقاومت کششی به حداکثر نیروی کششی که نمونه فومی نسبت به سطح مقطع اصلی آن تحمل می کند، اشاره دارد.
نتیجه با استفاده از حداکثر نیروی ثبت شده و سطح مقطع اولیه نمونه محاسبه می شود.
مقاومت کششی (kPa) = بیشینه نیرو (N) × ۱۰۰۰ / سطح مقطع اصلی (mm²)
برای مثال، اگر نمونه ای دارای سطح مقطع اولیه ۱۳۰ میلی متر مربع باشد و به نیروی حداکثر ۲۰ نیوتن برسد:
مقاومت کششی = ۲۰ × ۱۰۰۰ / ۱۳۰ = ۱۵۳.۸ کیلوپاسکال
این یک محاسبه توضیحی است، نه نتیجه واقعی آزمایش.
مقاومت کششی برای مقایسه فرمولاسیون های فوم، پایش ثبات تولید و بررسی خرابی مواد مفید است.
کشیدگی در وقفه
کشیدگی در شکست، افزایش طول گیج تعریف شده را درست قبل از گسیختگی نمونه اندازه گیری می کند.
کشیدگی در شکست (٪) = [(طول گیج در شکست − طول گیج اصلی) / طول گیج اصلی] × ۱۰۰
اگر نمونه ای دارای طول اولیه ۴۰ میلی متر باشد و بلافاصله قبل از گسیختگی به ۱۲۰ میلی متر برسد، طول محاسبه شده در زمان شکست ۲۰۰٪ است.
یک فوم ممکن است مقاومت کششی نسبتا پایینی داشته باشد اما قبل از شکستن به طور قابل توجهی باز شود.
به همین دلیل، مقاومت کششی و کشیدگی در زمان شکست باید با هم ارزیابی شوند.
کدام مواد فومی را می توان آزمایش کرد؟
کاربردهای معمول شامل فوم پلی اورتان انعطاف پذیر است که در:
-
صندلی خودرو و بالشتک داخلی
-
تشک ها و مبلمان روکش
دار -
بسته بندی انعطاف پذیر و بالشتک محافظ
-
قطعات فومی صنعتی
-
سایر محصولات پلیمری سلولی انعطاف پذیر
ISO 1798 نباید به طور خودکار برای پلاستیک های سلولی سخت یا لاستیک جامد استفاده شود. این مواد ممکن است به روش های آزمایش دیگری مانند ISO 1926 برای پلاستیک های سلولی سخت یا ISO 37 برای لاستیک ولکانیزه و ترموپلاستیک نیاز داشته باشند.
نمونه های ISO 1798: شکل، آماده سازی و شرطی سازی
آماده سازی نمونه منبع اصلی تنوع در آزمایش کشش فوم انعطاف پذیر است.
برخلاف نمونه های پلاستیکی جامد، فوم انعطاف پذیر ممکن است هنگام برش، جابجایی و گرفتن فشرده یا آسیب ببیند. نقص های کوچک در لبه نمونه ممکن است محل شکستگی زودرس شوند.
نمونه های نوع ۱ و نوع ۱A
ISO 1798:2008 دو پیکربندی نمونه به شکل دمبل را مشخص می کند.
<جدول class="table hover table-bordered" style="border-collapse: collapse; width: 65٪;">ابعاد به هندسه برش مشخص شده و الزامات آماده سازی نمونه اشاره دارد. آزمایشگاه ها باید برای پروفایل کامل برش دهنده، شعاع ها و تلرانس ها به نقشه استاندارد رسمی مراجعه کنند.
کیفیت برش و جهت نمونه برداری
لبه های نمونه باید صاف و عاری از آسیب قابل مشاهده باشند.
ابزار برش کند ممکن است فوم را فشرده کند یا پارگی های کوچکی در بخش باریک ایجاد کند. این نقص ها می توانند غلظت های تنش محلی ایجاد کرده و باعث شکستن زودهنگام نمونه شوند.
جهت گیری سلول نیز می تواند رفتار کششی را تحت تأثیر قرار دهد.
در مواردی که جهت گیری سلولی غالب وجود دارد، ISO 1798 جهت نمونه گیری را نسبت به آن جهت گیری مشخص می کند. اگر جهت گیری مورد نیاز محقق نشود، جهت واقعی باید گزارش شود.
برای آزمایش های مقایسه ای، نمونه ها باید به طور یکنواخت از یک دسته مواد به دسته دیگر آماده شوند.
آمادگی جسمانی قبل از آزمون
طبق رویه استاندارد، مواد معمولا تا حداقل ۷۲ ساعت پس از ساخت آزمایش نمی شوند، البته با رعایت استثناهای مشخص شده در ISO 1798.
قبل از آزمایش، نمونه ها یا ماده ای که از آن بریده شده اند معمولا حداقل ۱۶ ساعت در یکی از اتمسفرهای زیر شرطی می شوند:
-
۲۳ ± ۲ درجه سانتی گراد و ۵۰ ± رطوبت نسبی ۵٪
-
۲۷
± ۲ درجه سانتی گراد و ۶۵ ± رطوبت نسبی ۵٪
ISO 1798 همچنین مقررات خاصی برای کاربردهای اولیه آزمایش و کنترل کیفیت ارائه می دهد. این استثناها نباید به عنوان رویه پیش فرض تلقی شوند.
خود آزمایش باید در همان شرایط دما و رطوبت مورد استفاده برای شرایط شرطی انجام شود.
منبع: ISO 1798:2008، بندهای ۵.۱–۵.۴ و ۶.۴.
چگونه تست کشش فوم ISO 1798 را انجام
دهیمیک آزمایش قابل اعتماد با نمونه و روش اندازه گیری مورد نیاز آغاز می شود، نه صرفا با فشار دادن دکمه شروع.
مرحله ۱ — آماده سازی و بازرسی نمونه
هانمونه های نوع ۱ یا نوع ۱A را با استفاده از ابزار برش مناسب آماده کنید.
عیب های قابل مشاهده، لبه های نامنظم و آسیب های ناشی از برداشتن نمونه را بررسی کنید.
نمونه های کافی آماده کنید تا تعداد مورد نیاز نتایج معتبر به دست آید. طبق رویه معمول ISO 1798، آزمایش ادامه می یابد تا پنج شکست رضایت بخش در طول گیج به دست آید، مگر اینکه خلاف آن توافق شده باشد.
مرحله ۲ — اندازه گیری ضخامت و علامت گذاری طول گیج
پس از شرطی، ضخامت نمونه را مطابق با استاندارد و روش اندازه گیری بعدی مرجع تعیین کنید.
استاندارد ISO 1798 اندازه گیری ضخامت را در پنج نقطه توزیع شده یکنواخت در ناحیه ماده مربوطه با محدودیت های مشخصی برای تغییرات الزامی می کند.
طول خط اصلی را با دو خط مرجع علامت بزنید.
فاصله بین این خطوط باید به دقت تعیین شود زیرا برای محاسبه کشیدگی در زمان شکست استفاده می شود.
مرحله ۳ — نصب نمونه در دسته ها
نمونه را به صورت متقارن قرار دهید تا نیروی کششی تا حد امکان یکنواخت در سراسر مقطع آن توزیع شود.
دسته ها باید از لغزش جلوگیری کنند بدون اینکه به فوم آسیب بزنند.
ازپیچاندن نمونه یا ایجاد کشش ناهموار بین دو طرف خودداری کنید.
استاندارد اجازه پیش بار محدودی را می دهد، اما این باید طبق روش مشخص شده اعمال شده و هنگام تعیین مرجع اندازه گیری کشیدگی در نظر گرفته شود.
مرحله ۴ — تنظیم سرعت تست
دستگاه را روی نرخ جدایی فک مورد نیاز تنظیم کنید:
۵۰۰ ± ۵۰ میلی متر در دقیقه
تایید کنید که پیکربندی تجهیزات انتخاب شده می تواند سرعت مورد نیاز را در شرایط آزمایشی مورد نظر حفظ کند.
مرحله ۵ — گسترش نمونه تا زمان پارگی
آزمایش را شروع کنید و حداکثر نیروی کششی را ثبت کنید.
طول گیج را بلافاصله قبل از گسیختگی با استفاده از روشی که الزامات لازم را برآورده کند، تعیین کنید.
نمونه را در طول آزمایش مشاهده کنید، به ویژه برای لغزش قابل مشاهده، تغییر شکل غیرطبیعی یا خرابی نزدیک دسته ها.
مرحله ۶ — بررسی اعتبار نتیجه
نمونه ای که خارج از طول گیج تعریف شده بشکند باید طبق رویه ISO 1798 رد شود.
آزمایش ها را ادامه دهید تا تعداد مورد نیاز نتایج رضایت
بخش به دست آید.به طور خودکار هر منحنی نیرو را فقط به این دلیل که دستگاه حداکثر نیرو را ثبت کرده است، قبول نکنید.
مرحله ۷ — محاسبه و گزارش نتایج
مقاومت کششی و کشیدگی هنگام شکست را برای هر نمونه معتبر محاسبه کنید.
برای گزارش آزمون استاندارد، ISO 1798 الزامات گزارش دهی را مشخص می کند که شامل مقاومت کششی میانه و نتایج کشیدگی میانه هنگام شکست، به همراه اطلاعات مرتبط با مواد، نمونه ها و شرایط آزمایش است.
اگر مشتریان همچنین به میانگین، انحراف معیار یا منحنی های کشش نیرو نیاز داشته باشند، این ها می توانند به عنوان اطلاعات تکمیلی گنجانده شوند.
منبع: ISO 1798:2008، بندهای ۶ تا ۸.
خطاهای رایج تست کشش فوم و نحوه شناسایی آن ها
آزمایش کشش فوم انعطاف پذیر حتی زمانی که دستگاه تست به طور عادی کار می کند، می تواند نتایج ناپایدار ایجاد کند.
مسائل زیر باید قبل از نسبت دادن نتایج غیرمنتظره به خود مطالب بررسی شوند.
لغزش نمونه
اگر دسته ها فوم را محکم نگه ندارند، نمونه ممکن است هنگام بارگیری حرکت کند.
این موضوع می تواند رابطه اندازه گیری شده بین نیرو و کشش را مختل کند، به ویژه زمانی که حرکت ماشین به عنوان بخشی از اندازه گیری کشیدگی استفاده می شود.
مواردی که باید بررسی شود: سطوح دسته، فشار گیره، موقعیت نمونه و هرگونه حرکت قابل مشاهده در مرزهای دسته.
افزایش نیروی گیره همیشه راه حل درست نیست زیرا فشار بیش از حد می تواند به ماده آسیب برساند.
شکستگی زودهنگام نزدیک دسته ها
خرابی در نزدیکی ناحیه گرفتن ممکن است نشان دهنده غلظت تنش موضعی، بارگذاری نامتوازن یا آسیب ناشی از سطوح چسبندگی باشد.
مواردی که باید بررسی شود: تراز دسته، سطح تماس، لبه های فک، وضعیت نمونه و آرایش گیره ها.
طبق استاندارد ISO 1798، نمونه ای که از طول گیج علامت گذاری شده خارج شود، به عنوان نتیجه رضایت بخش پذیرفته نمی شود.
اندازه گیری نادرست کشیدگی
حرکت سر عرضی ماشین لزوما برابر با تغییر طول گیج علامت گذاری شده نمونه نیست.
حرکت دسته، لغزش نمونه و تطابق با دستگاه ممکن است بر رابطه بین این اندازه گیری ها تأثیر بگذارد.
استاندارد ISO 1798 ایجاب می کند که طول گیج های مربوطه در محدوده دقت مشخص اندازه گیری شوند. اکستنزومترهای مکانیکی یا نوری می توانند در صورت لزوم استفاده شوند، به شرطی که الزامات مربوطه را داشته باشند.
روش اندازه گیری باید بر اساس استاندارد، کشیدگی مورد انتظار فوم و ویژگی های فیزیکی نمونه انتخاب شود.
تنوع بیش از حد بین نمونه ها
تفاوت های بزرگ بین نتایج ممکن است از ضخامت نمونه، کیفیت برش، جهت گیری سلول، شرایط دهی یا تنظیم تجهیزات ناشی شود.
یک توالی عملی عیب یابی عبارت است از:
-
لبه های نمونه و محل ترک ها را بررسی کنید.
-
ابعاد نمونه و جهت نمونه برداری را بررسی کنید.
-
تراز گرفتن را تأیید کنید و به دنبال لغزش باشید.
-
آمادگی بدن را بررسی کنید و سرعت را تست کنید.
-
اندازه گیری های نیرو و کشیدگی را مرور کنید.
تنها پس از ارزیابی این عوامل باید تفاوت عمدتا به عنوان یک دارایی مادی تفسیر شود.
چگونه یک دستگاه تست کشش فوم را انتخاب کنیم
یک تستر کشش فومی مناسب باید سرعت آزمایش مورد نیاز و اندازه گیری نیروی قابل اعتماد را فراهم کند و در عین حال نیازهای گرفتن و گسترش نمونه
را در نظر بگیرد.سلول بار را حول نیروی مورد انتظار انتخاب
کنیدنمونه های فوم انعطاف پذیر اغلب نیروهای کششی نسبتا پایینی تولید می کنند.
انتخاب دستگاه فقط بر اساس حداکثر ظرفیت بار آن می تواند نیروی واقعی آزمایش را خارج از محدوده اندازه گیری مناسب تر قرار دهد.
سلول بار انتخاب شده باید دقت مناسبی نسبت به نیروهای مورد انتظار در طول آزمایش ارائه دهد.
برای ISO 1798:2008، سیستم اندازه گیری نیرو باید کلاس دقت مشخص شده ISO 7500-1 را در محدوده بارگذاری مورد استفاده رعایت کند.
سرعت مورد نیاز را تأیید
کنیدISO 1798 از نرخ جداسازی اسمی فک ۵۰۰ میلی متر در دقیقه استفاده می کند.
حداکثر سرعت اسمی دستگاه باید همراه با پیکربندی واقعی و شرایط عملیاتی مورد نیاز بررسی شود.
براینمونه های نرم و فشرده شونده، دسته ها را انتخاب
کنیددسته ها باید نمونه را بدون ایجاد آسیب یا فشار بیش از حد محکم کنند.
دسته های مکانیکی یا پنوماتیک ممکن است بسته به هندسه نمونه و ویژگی های ماده در نظر گرفته شوند.
طراحی مناسب دسته باید تا حد امکان با استفاده از نمونه فوم واقعی تأیید شود.
اندازهگیری حرکت و کشیدگی موجود را بررسی
کنیدفوم انعطاف پذیر ممکن است قبل از پارگی به طور قابل توجهی گسترش یابد.
دستگاه باید پس از نصب دسته ها، حرکت کافی و قابل استفاده را فراهم کند.
سیستم اندازه گیری کشیدگی همچنین باید تغییر شکل مورد انتظار را در نظر بگیرد و در عین حال الزامات دقت مربوطه را برآورده کند.
این ملاحظات باید با هم ارزیابی شوند، نه اینکه طول ضربه و دامنه اندازه گیری را به عنوان مشخصات نامرتبط در نظر بگیریم.
ITM-LAB RS-8010A برای تست کشش فوم انعطاف پذیر
ITM-LAB RS-8010A یک دستگاه تست جهانی کنترل شده با سروو برای کاربردهای آزمایش مکانیکی با نیروی پایین است.
پیکربندی های بار موجود و دامنه سرعت تست آن را به گزینه ای برای آزمایش کشش فوم انعطاف پذیر تبدیل می کند، مشروط به تأیید سلول بار انتخاب شده، دسته ها، روش اندازه گیری کشیدگی و تنظیمات کامل آزمایش.
مشخصات تجهیزات مرتبط
| پارامتر | RS-8010A |
|---|---|
| نوع تجهیزات | دستگاه تست یونیورسال کنترل شده با سروو |
| ظرفیت های نیروی موجود | ۵۰ نیوتن تا ۵ کیلو نیوتن |
| مشخصات دقت | ±۰.۲۵٪، مشروط به بازه اندازه گیری تأییدشده |
| دامنه سرعت آزمایشی | ۰.۰۰۱–۵۰۰ میلی متر بر دقیقه |
| پیکربندی های ضربه ای | ۶۵۰ / ۱۰۰۰ میلی متر |
| دسته های کششی فومی | انتخاب شده بر اساس نمونه |
| اندازه گیری کشیدگی | پیکربندی برای روش تست باید تأیید شود |
سرعت آزمایشی اسمی ISO 1798 در محدوده سرعت RS-8010A اعلام شده قرار دارد.
با این حال، مشخصات ماشین به تنهایی تطابق کامل با ISO 1798 را اثبات نمی کند. سیستم اندازه گیری نیرو، آرایش چراغ ها، عملکرد سرعت آزمایش و روش اندازه گیری کشیدگی باید برای پیکربندی پیشنهادی تأیید شوند.
مثال: پیکربندی یک سیستم برای فوم PU انعطاف پذیر
آزمایشگاهی را در نظر بگیرید که نیاز به آزمایش فوم پلی اورتان انعطاف پذیر با استفاده از ISO 1798:2008 دارد.
قبل از توصیه پیکربندی دستگاه، باید به سوالات زیر پاسخ داده شود:
کدام نمونه آزمایش خواهد شد؟
نوع 1 یا نوع 1A، ضخامت، جهت نمونه برداری و رفتار مورد انتظار ماده را تأیید کنید.
چه نیروی کششی انتظار می رود؟
از داده های مواد موجود یا اطلاعات اولیه آزمایش برای انتخاب سلول بار مناسب استفاده کنید.
نمونه چگونه گرفته خواهد شد؟
ضخامت نمونه، قابلیت تراکم و نیازهای تماس با دسته را بازبینی کنید تا لغزش و آسیب به حداقل برسد.
چه مقدار تمدید انتظار می رود؟
حرکت قابل استفاده ماشین را بررسی کنید و تعیین کنید طول گیج قبل از پارگی چگونه اندازه گیری می شود.
چه مدارکی لازم است؟
نسخه استاندارد، الزامات کالیبراسیون، فرمت گزارش تست و هر معیار پذیرش خاص مشتری را تأیید کنید.
این نمونه ای از فرآیند انتخاب تجهیزات است، نه گزارشی از یک آزمایش کامل مشتری.
هدف این است که ابتدا نیازمندی های تست را تعریف کنیم و سپس دستگاه را بر اساس آن پیکربندی کنیم.
سؤالات متداول
ISO 1798 برای چه کاربرد دارد؟
استاندارد ISO 1798 روش آزمون کششی را برای تعیین مقاومت کششی و کشیدگی در هنگام شکست مواد پلیمری سلولی انعطاف پذیر، از جمله فوم های پلی اورتان انعطاف پذیر مناسب، مشخص می کند.
سرعت تست کشش ISO 1798 چقدر است؟
استاندارد ISO 1798:2008 نرخ جدایی فک را ۵۰۰ ± ۵۰ میلی متر بر دقیقه مشخص
می کند.برای ISO 1798 چند نمونه لازم است؟
مگر اینکه خلاف آن توافق شده باشد، باید نمونه های کافی آزمایش شوند تا پنج نتیجه رضایت بخش به دست آید که در آن ها پارگی در طول گیج علامت گذاری شده رخ می دهد.
آیا یک دستگاه تست جهانی می تواند تست ISO 1798 را انجام دهد؟
بله، به شرطی که پیکربندی کامل دستگاه الزامات لازم برای اندازه گیری نیرو، سرعت آزمایش، گرفتن، کشش نمونه و اندازه گیری کشیدگی را برآورده کند.
آیا ISO 1798 همان آزمون ASTM D3574 آزمون E است؟
نه. هر دو به خواص کششی فوم انعطاف پذیر می پردازند، اما نیازهای فنی آن ها متفاوت است. نتایج به دست آمده با این دو روش نباید فرض شود که مستقیما قابل تعویض هستند.
سیستم تست کشش فوم خود را با ITM-LAB پیکربندی
کنیدآزمایش کشش فومی قابل اعتماد به تعامل بین نمونه، گریپ ها، سلول بار، حرکت ماشین و روش اندازه گیری کشیدگی بستگی دارد.
برای کاربردهای ISO 1798، انتخاب تجهیزات مناسب با نیازهای تست آغاز می شود نه حداکثر ظرفیت دستگاه.
ITM-LAB می تواند مواد فوم انعطاف پذیر شما، ابعاد نمونه، نیروی کششی مورد انتظار و روش آزمایش مورد نیاز شما را بررسی کند تا پیکربندی مناسب RS-8010A را شناسایی کند.
در حال برنامه ریزی برای یک پروژه تست کشش فوم انعطاف پذیر هستید؟
عکس یا نقشه نمونه خود، استاندارد مربوطه، محدوده نیروی مورد انتظار و الزامات اندازه گیری کشیدگی را برای ما ارسال کنید.
تیم ما می تواند قبل از ارائه قیمت، پیکربندی پیشنهادی دستگاه و تجهیزات را بررسی کند.
