断裂伸长率/最大负荷下延伸率检测
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发布时间:2025-06-01 22:05:20 更新时间:2025-05-31 22:05:20
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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断裂伸长率(Elongation at Break)和最大负荷下延伸率(Elongation at Maximum Load)是材料力学性能测试中至关重要的两项指标,尤其在评估高分子聚合物、橡胶、纺织品、塑料薄膜、金属箔材等材料的延展性、韧性和抗断裂能力方面具有决定性意义。断裂伸长率反映了材料在拉伸至断裂瞬间的总伸长变形能力,是材料塑性变形极限的表征;而最大负荷下延伸率则是指在拉伸过程中材料承受最大应力(或拉力)时所对应的伸长率,它标志着材料在达到其强度极限前的变形程度。这两项指标对于材料在工程应用中的可靠性、安全性、使用寿命预测以及产品设计选型具有不可替代的指导价值。准确、可靠地测量这些参数,是材料研发、质量控制、产品认证及失效分析等环节的基础。
本检测项目核心聚焦于两类关键延伸率指标的测定:
1. 断裂伸长率 (Eb): 定义为试样在拉伸断裂瞬间标距长度的增量与原始标距长度的百分比。即 Eb = [(Lb - L0) / L0] × 100%,其中 L0 为原始标距长度,Lb 为断裂时标距长度。它直观反映材料在断裂前所能承受的最大塑性变形能力。
2. 最大负荷下延伸率 (Em): 定义为试样在承受最大拉伸负荷(即拉伸强度对应的负荷)时,其标距长度的增量与原始标距长度的百分比。即 Em = [(Lm - L0) / L0] × 100%,其中 Lm 为达到最大负荷时的标距长度。它表征材料在达到其最高强度点前的延伸性能。
进行断裂伸长率和最大负荷下延伸率检测的核心设备是万能材料试验机(或称拉力试验机、电子万能试验机)。其主要组成部分和功能如下:
1. 主机框架: 提供稳定的加载结构,通常为门式或单柱式。
2. 负荷传感器: 高精度测量施加在试样上的拉力,是计算应力和判断最大负荷的关键元件。精度等级通常要求达到0.5级或更高。
3. 位移测量系统: * 横梁位移: 通过编码器测量试验机横梁移动距离,常用于估算大变形,但精度相对较低。 * 引伸计: 这是精确测量延伸率(尤其是断裂伸长率)不可或缺的关键附件。它直接夹持在试样的平行段标距上,高精度(通常优于±1μm)测量标距内的真实变形,避免试样打滑、肩部变形等因素引入的误差。常用类型包括接触式(如夹式引伸计)和非接触式(如视频引伸计、激光引伸计)。在即将断裂前,需按标准要求取下接触式引伸计以防损坏。
4. 控制系统与数据采集系统: 控制试验过程(如加载速率、保持时间)、实时采集负荷、位移(横梁位移和/或引伸计位移)数据。
5. 夹具: 根据试样类型(薄膜、条带、哑铃状、线材等)选择合适的夹具(如气动平推夹具、楔形夹具、缠绕夹具等),确保试样在拉伸过程中不打滑、不被过早夹断。
断裂伸长率和最大负荷下延伸率的检测遵循标准化的拉伸试验流程:
1. 试样制备: 严格按照相关产品标准或基础测试标准(如GB/T, ISO, ASTM)的规定,使用标准裁刀或机床制备形状、尺寸精确的试样(常见为哑铃状、长条状)。测量并记录试样平行段的原始宽度、厚度(或直径)和标距长度(L0,通常用标线机标记或由引伸计标距定义)。
2. 安装试样: 将试样两端牢固地夹持在试验机的上下夹具中,确保试样的纵轴与拉力方向一致,避免承受偏心力。
3. 安装引伸计: 将引伸计小心、准确地夹持在试样的标距段上(如果标准要求或追求高精度)。设置引伸计的原始标距。
4. 设置试验参数: 在试验机控制软件中选择相应的标准或自定义测试方法,设置试验速度(通常以mm/min为单位,对结果有显著影响,必须按标准执行)。
5. 开始测试: 启动试验机,横梁按设定速度移动,对试样施加拉伸载荷。数据采集系统同步记录负荷(F)、横梁位移(ΔL_beam)和引伸计测量的标距变形(ΔL_ext)数据。
6. 关键点识别与数据记录: * 软件实时监测负荷-延伸曲线(或应力-应变曲线)。 * 最大负荷 (Fm): 识别曲线上的最高负荷点(拉伸强度点)。记录此时引伸计测量的延伸量 ΔL_m (精确计算Em) 或横梁位移(估算Em)。 * 断裂点: 当试样发生断裂时,记录断裂瞬间的负荷(断裂强度)和此时引伸计记录到的最终延伸量 ΔL_b(精确计算Eb)。注意:对于脆性材料或使用接触式引伸计时,通常在试样即将断裂前(如负荷降至最大负荷的80%或标准规定值)手动或自动取下引伸计,然后用横梁位移计算断裂伸长(精度较低)。
7. 数据处理: 试验软件根据记录的原始数据(原始标距L0, 最大负荷时延伸ΔL_m,断裂时延伸ΔL_b)自动计算并报告 Em 和 Eb。
8. 结果报告: 通常报告单个试样的结果以及一组试样的平均值、标准差等统计值。
断裂伸长率和最大负荷下延伸率的检测必须严格遵循国际、国家或行业公认的标准规范,以确保结果的可比性和权威性。以下是一些广泛应用的核心标准:
通用塑料/高分子材料: * GB/T 1040.1-2018 / ISO 527-1:2019: 《塑料 拉伸性能的测定 第1部分:总则》 * GB/T 1040.2-2022 / ISO 527-2:2012: 《塑料 拉伸性能的测定 第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》(规定了具体试样类型和测试条件) * GB/T 1040.3-2006 / ISO 527-3:2018: 《塑料 拉伸性能的测定 第3部分:薄膜和薄片的试验条件》 * ASTM D638: 《Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics》 * ASTM D882: 《Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting》
橡胶/弹性体: * GB/T 528-2009 / ISO 37:2017: 《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》 * ASTM D412: 《Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers—Tension》
纺织品/纤维: * GB/T 3923.1-2013 / ISO 13934-1:2013: 《纺织品 织物拉伸性能 第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定 (条样法)》 * GB/T 14344-2022: 《化学纤维 长丝拉伸性能试验方法》 * ASTM D5035: 《Standard Test Method for Breaking Force and Elongation of Textile Fabrics (Strip Method)》
金属箔材/薄板: * GB/T 228.1-2021 / ISO 6892-1:2019: 《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》 (对于薄材,延伸率测量需特别关注,常使用引伸计)
关键注意事项: * 不同标准对试样的形状、尺寸、制备方法、标距定义、试验速度、环境温湿度、是否强制使用引伸计以及引伸计何时取下等都有详细且可能存在差异的规定。 * 选择标准时,首先应遵循产品标准的要求;若无特定产品标准,则选用最相关的基础材料测试标准。 * 检测报告应明确注明所依据的标准编号。
综上所述,断裂伸长率和最大负荷下延伸率的检测是一项技术
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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