塑料弯曲检测
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发布时间:2025-08-02 14:15:22 更新时间:2025-08-01 14:15:23
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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塑料弯曲性能是衡量其抵抗弯曲变形能力和韧性的关键力学指标,对于评估塑料制品在受力状态下(如装配、使用或运输过程中)的结构完整性和使用寿命至关重要。广泛应用于汽车零部件、电子电器外壳、建筑材料、包装容器、医疗器械以及各类工程结构件等领域的产品设计、质量控制与失效分析环节。通过标准化的弯曲检测,可以获取材料的弯曲强度、弯曲模量、最大弯曲应力、应变以及载荷-挠度曲线等重要信息,为材料筛选、工艺优化和产品性能预测提供科学依据。
塑料弯曲检测的核心项目包括:
1. 弯曲强度 (Flexural Strength):材料在弯曲载荷作用下直至断裂或达到规定应变时所承受的最大应力,反映材料的抗弯承载能力。
2. 弯曲模量 (Flexural Modulus):材料在弹性变形阶段内应力与应变的比值,表征材料抵抗弹性弯曲变形的刚度或刚性。
3. 最大弯曲应力 (Maximum Flexural Stress):与弯曲强度含义相同,指测试过程中的峰值应力。
4. 弯曲应变 (Flexural Strain):材料在弯曲过程中产生的变形量,通常与应力一起用于绘制应力-应变曲线。
5. 载荷-挠度曲线 (Load-Deflection Curve):记录整个弯曲过程中载荷与试样中心点挠度变化的曲线,用于分析材料的变形行为和失效模式。
塑料弯曲检测的核心仪器是:
万能材料试验机 (Universal Testing Machine, UTM):
1. 主机框架:提供稳定的加载结构,通常为立式双立柱或单立柱设计。
2. 负荷传感器:高精度测量施加在试样上的弯曲力(载荷),量程需覆盖待测材料的预期强度范围。
3. 驱动系统:伺服电机或液压系统,控制横梁(活动压头)以恒定速率移动。
4. 弯曲试验夹具:最常用的是三点弯曲夹具 (Three-Point Bending Fixture),由位于底部的两个平行的支撑辊和一个位于顶部的加载压头组成。压头和支撑辊的曲率半径需符合相关标准要求。
5. 挠度测量装置:通常使用安装在横梁上的高精度位移传感器(如LVDT或光电编码器)或直接安装在试样上的引伸计来精确测量试样跨距中点的挠度(变形)。
6. 数据采集与控制系统:计算机及专用软件,用于控制测试过程、实时采集载荷和位移/挠度数据、计算相关性能参数并生成测试报告。
塑料弯曲检测遵循国际和国家级标准,以确保结果的可比性和可靠性。最常用的两种方法是:
1. 三点弯曲法 (Three-Point Bending):试样被简支在两个支撑辊上,加载压头在跨距中点垂直向下施加载荷直至试样断裂或达到规定的挠度/应变。此方法操作简便,应用最广泛。标准依据:
* ASTM D790 (美国材料与试验协会):规定了两种测试程序 —— Procedure A(用于测量弯曲性能直至试样断裂)和 Procedure B(用于测量弯曲模量,通常在低应变下进行)。 * ISO 178 (国际标准化组织):标准化的三点弯曲测试方法。
关键测试参数设定:
* 跨距 (Span Length, L):支撑辊之间的距离。标准通常规定跨距与试样厚度的比值(L/h),如ISO 178和ASTM D790均推荐L=16h(h为试样厚度)。精确的跨距设置至关重要。 * 试样尺寸:标准通常规定矩形截面试样,长度大于跨距,宽度通常为10mm或更宽,厚度通常为4mm(或按产品标准规定)。 * 试验速度 (Test Speed):压头移动速率。标准通常根据跨距和试样尺寸规定应变速率或特定的速度值(如1 mm/min, 2 mm/min, 5 mm/min)。ISO 178规定了1%应变速率对应的速度计算公式(v = 0.01 * (L²) / (6*h) * C),其中C是倍数(通常为1或2)。ASTM D790则直接给出了推荐的速度范围。必须严格按照选定的标准规定执行。 * 加载压头和支撑辊半径:需符合标准规定(通常为5mm),以避免应力集中。
2. 四点弯曲法 (Four-Point Bending):试样被简支在两个支撑辊上,同时有两个加载压头在跨距内对称施加载荷。这种方法在跨距中间部分产生恒定的弯矩,能更纯粹地反映材料的弯曲性能,避免了三点弯曲中加载点处的剪切应力影响,特别适用于测量弯曲模量。其操作相对三点弯曲复杂,设备要求更高。标准依据:ASTM D6272 或 ISO 14125(纤维增强塑料复合材料,但原理相通)。
塑料弯曲检测严格遵循以下国际和国家(地区)标准:
1. 国际标准: * ISO 178: Plastics - Determination of flexural properties (塑料 - 弯曲性能的测定):最广泛使用的国际标准,规定三点弯曲法。 * ISO 14125: Fibre-reinforced plastic composites - Determination of flexural properties (纤维增强塑料复合材料 - 弯曲性能的测定):主要针对复合材料,包含三点和四点弯曲法。
2. 美国标准: * ASTM D790: Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials (非增强和增强塑料及电绝缘材料弯曲性能的标准试验方法):详细规定了三点弯曲的两个程序(A和B)。 * ASTM D6272: Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending (四点弯曲法测定非增强和增强塑料及电绝缘材料弯曲性能的标准试验方法)。
3. 中国国家标准: * GB/T 9341: 塑料 弯曲性能的测定:等效采用ISO 178,规定三点弯曲法。
4. 其他重要标准: * JIS K 7171: プラスチック−曲げ特性の試験方法 (日本工业标准,塑料弯曲性能试验方法)。 * DIN EN ISO 178 (德国标准,等同采用ISO 178)。 * 特定行业或产品标准(如汽车、电子电器、医疗器械等行业对所用塑料部件的弯曲性能测试可能有更具体的标准规定)。
在选择和执行弯曲检测时,必须明确指出所依据的具体标准版本号(如ISO 178:2019, ASTM D790-17),因为不同版本间可能存在差异。严格按照标准要求进行试样制备、状态调节、仪器校准、参数设定和数据处理,是获得准确、可靠弯曲性能数据的基础。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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