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拉力试验机对薄膜拉伸性能的检测
2012/10/16 5:05:01
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拉力试验机对薄膜拉伸性能的检测
拉力试验机对薄膜拉伸性能的检测
拉力试验机对薄膜拉伸性能的检测
1. 检测方法
在规定的试验温度、湿度与 拉力试验机 的拉伸速度下，通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷，使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的最大负载和对应的标线间距离的变化情况。
2.测试步骤
(1)试样制备
使用切割或冲切方法制备所需的试样，以使试样边缘光滑且无缺口。推荐用低倍数放大镜检查，并剔除切割边上有任何明显缺陷的试样。每个方向试样数量不少于5个。应废弃在肩部断裂或塑性变形扩展到整个肩部的哑铃型试样并另取试样重新试验。当试样在夹具内出现滑移或在距任一夹具10mm以内断裂，或由于明显缺陷导致过早破坏时，由于此试样得到的数据不应用来分析结果，也应取试样重新试验。
(2)试验步骤
①应在与试样状态调节相同环境下进行试验。也可按商定，进行在高温或低温下试验。
②在每个试样中部距离标距每端5mm以内测量宽度b和厚度h。
③夹持试样。将试样放到夹具中，务必使试样的长轴线与试验机的轴线成一条直线。并夹紧夹具，以防止试样滑移。
④试验速度。根据相关材料标准确定试验速度。
⑤数据记录。记录试验过程中试样承受的负荷及与之对应的标线间或夹具间距离的增量。现在多数电子拉力试验机能得到完整“应力—应变”曲线的自动记录曲线。
(3)结果计算
①应力计算
根据试样的原始横截面积，按下式计算应力值。
σ=F/A
式中σ——拉伸应力，MPa；
F——所测的对应负荷，N；
A——试样原始横截面积，mm2
②应变计算
a．根据标距由下式计算拉伸应变值ε(适用于屈服点以前的应变值)。
ε=ΔLo/Lo
ε(%)=ΔLo×100/Lo
式中ε——应变，用比值或百分数表示；
Lo——试样的标距，mm；
ΔLo——试样标记间长度的增量，mm。
b．根据夹具间的初始距离由下式计算拉伸标称应变εt(可用于屈服点后的应变，它表示自由长度上总的相对伸长率)。
εt=ΔL/L
εt(%)=ΔL/L×100
式中：εt——拉伸标称应变，用比值或百分数表示；
L——夹具间的初始距离，mm；
ΔL——夹具间距离的增量，mm。
3.测试标准GB/T 1040.3—2006的变化
①GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件》代替了GB/T 13022—1991。由于ISO 527—1995代替了ISO 1184—1983，GB/T 13022—1991 参照采用ISO1184—1983，而GB/T 1040.3等同采用ISO 527—1995。
②速度变化
GB/T 13022—1991有9种速度：1mm/min、2mm/min、5mm/min、10mm/min、30mm/min、50mm/min、100mm/min、200mm/min、500mm/min。
GB/T 1040.3—2006 只有6种速度：5mm/min、50mm/min、100mm/min、200mm/min、300mm/min、500mm/min。
③测试项目变化。
GB/T 13022—1991 为拉伸速度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率或屈服伸长率、拉伸弹性模量。
GB/T 1040.3—2006为拉伸速度、拉伸断裂里、拉伸屈服应力、拉伸屈服应变、断裂拉伸应变、标称断裂拉伸应变。删除了拉伸弹性模量。
由于删除了拉伸弹性模量，因此删除了几种低速模式。
④试样的变化
GB/T 1040.3推荐使用长条形试样；大哑铃试样平行部分宽度由(10±0.5)mm变化为(25.4±0.1)mm，标距由(40±0.5)mm变为(50±0.5)mm。
⑤增加标距测量精度应达到或优于1%。
⑥提出了画标线装置的要求：刃宽(0.05~0.1)mm、倒角不超过15°，试验机厂可以配置画线器。
4. 电子 拉力试验机 选购指标
拉伸试验(应力—应变试验)一般是将材料试样两端分别夹在两个间隔一定距离的夹具上，两夹具以一定的速度分离并拉伸试样，测定试样上的应力变化，直到试样破坏为止。拉伸试验是研究材料力学强度最广泛使用的方法之一，需要使用恒速运动的拉力试验机。按载荷测定方式的不同，拉力试验机大体可以分为摆锤式拉力试验机和电子拉力试验机两类，目前使用较多的是电子拉力试验机。因此检测高分子聚合物的拉力机就与通常材料拉伸性能检测拉力机有一定的差别，尤其需要注意的电子拉力机的有效行程以及试样夹具两方面。
① 有效行程
在进行拉伸试验时，所用试样的尺寸虽然小，但材料的伸长率普遍比较高，因此用于检测软包装材料的拉伸性能需要配备行程较大的拉力机，否则夹具运行可能会超过行程的使用极限、造成设备的损坏。
塑料薄膜拉伸性能试验方法中给出的断裂伸长率或屈服伸长率(εt单位是%)的计算公式如下：
εt(%)=(L—Lo)/ Lo×100
式中εt——断裂伸长率或是屈服伸长率；
L——试样断裂时或屈服时标线间距离；
Lo——标线间的距离。
需要注意的是在伸长率的计算中，我们仅采集试样上两条标线间的伸长量。标线是通过打印或手工的方式画在制取完成的试样上的(标线的添加应对试样不产生任何影响)，而标线间的距离是多少呢？不同的标准给出的这一距离大多存在一定的差异，而同一标准中也是往往针对不同的材料给出不同的试样尺寸，因此标线之间的距离也是不同的，不过这样有利于检测伸长率非常大或非常小的材料并得到精确的试验结果。对于塑料薄膜，标线之间的距离通常是在25~50mm之间。
由于试样在拉伸试验中变形伸长不仅仅是在标线之内，凡是在两夹具之间的试样都会得到不同程度的拉伸变形。标准中与标线距离相对应的夹具间的初始距离在80~115mm以内，如果两夹具间的试样都能保持同样伸长率并假设为500%，则拉力机的有效行程需在480~690mm，如果是伸长率为1000%的试样，则拉力机的有效行程至少为880mm才能保证试验的正常进行。
② 试样夹具
塑料薄膜拉伸性能试验方法中对夹具的描述为：“试验机应备有适当的夹具，该夹具不应引起试样在夹具处断裂，施加任何负荷时，试验机上的夹具应能立即对准成一条线，以使试样的长轴与通过夹具中心线的拉伸方向重合。……将试验置于 拉力试验机 的两夹具中，使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合，并且要松紧适宜，以防止试样滑脱和断裂在夹具内。夹具内应衬橡胶之类的弹性材料。”由于高聚物材料力学性能的特殊性以及软包装材料特殊的使用方式使软包装检测的试样厚度非常薄，一般的夹具无法满足要求，使用不当会引起试样在夹具处断裂致使试验失败。