ГОСТ 4648-2014 — испытание пластмасс на статический изгиб

ГОСТ 4648-2014 «Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб» устанавливает метод определения свойств жестких и полужестких пластмасс при изгибе. Метод применяют для определения изгибающего напряжения, прочности, относительной деформации, прогиба и модуля упругости при изгибе. Испытание проводят по трехточечной схеме: образец прямоугольного сечения устанавливают на двух опорах и нагружают посередине между ними. Во время испытания регистрируют приложенную нагрузку и прогиб образца. Главная задача метода — получить зависимость «изгибающее напряжение / относительная деформация» и по ней определить необходимые механические характеристики.

Что определяют по ГОСТ 4648-2014

Метод используют для оценки поведения пластмасс при изгибающей нагрузке. В зависимости от материала определяют изгибающее напряжение при разрушении, при максимальной нагрузке или при установленной величине деформации. Для оценки жесткости рассчитывают модуль упругости при изгибе. Не все пластмассы разрушаются одинаково. Один материал может разрушиться до появления выраженной текучести, другой — выдержать максимальную нагрузку и продолжить деформироваться. Поэтому конечная характеристика зависит от поведения конкретного материала.

ГОСТ 4648-2014 устанавливает рекомендуемый тип образца и допускает другие типы, если применение рекомендуемого невозможно. Для стандартного образца рекомендуются размеры:

• длина — 80 ± 2 мм;
• ширина — 10,0 ± 0,2 мм;
• толщина — 4,0 ± 0,2 мм.

Образец должен иметь прямоугольное поперечное сечение. На его поверхности и кромках не должно быть дефектов, способных повлиять на результат: вмятин, царапин, заусенцев, усадочных раковин и других повреждений. При сравнительных испытаниях важно использовать образцы одинаковой геометрии, подготовленные и кондиционированные в одинаковых условиях.

Трехточечная схема испытания

Образец располагают на двух опорах, а нагрузку прикладывают сверху в середине пролета. Основные элементы схемы: две опоры; образец; нагружающий элемент; установленное расстояние между опорами. Расстояние между опорами, толщина образца и геометрия нагружающего элемента формируют условия изгиба. Поэтому изменение этих параметров способно повлиять на получаемый результат. Образец устанавливают симметрично относительно опор. Нагрузка должна прикладываться по центру пролета, чтобы испытание соответствовало расчетной трехточечной схеме.

Оборудование для испытаний

Основное оборудование — универсальная испытательная машина, обеспечивающая заданную скорость нагружения и регистрацию силы и прогиба. Для испытания используют приспособление для трехточечного изгиба с двумя опорами и центральным нагружающим элементом. Для определения модуля упругости особенно важна точность регистрации небольших перемещений на начальном участке нагружения. При подборе оборудования учитывают:

Проведение испытания

При определении модуля упругости особенно важно корректно зарегистрировать начальный участок кривой нагрузки и деформации. Практически процедура выглядит следующим образом.

Скорость испытания

Скорость выбирают в зависимости от материала, размеров образца и определяемой характеристики. Для рекомендуемого образца при определении модуля упругости обычно применяют скорость 2 мм/мин, если нормативная документация на материал не устанавливает другое значение. При определении других характеристик могут использоваться более высокие скорости. При сравнительных испытаниях режимы должны быть одинаковыми: изменение скорости может повлиять на кривую деформирования и конечный результат.

Изгибающее напряжение и прогиб

Изгибающее напряжение характеризует напряженное состояние материала на поверхности образца в зоне максимального изгиба.

Прогиб — перемещение середины образца относительно исходного положения. По зарегистрированной нагрузке, размерам образца и геометрии схемы рассчитывают изгибающее напряжение и относительную деформацию. Для корректного расчета особенно важны точное измерение толщины образца и правильное расстояние между опорами.

Модуль упругости при изгибе

Модуль упругости при изгибе характеризует жесткость пластмассы при изгибающей нагрузке. Его определяют по начальному участку зависимости «изгибающее напряжение / относительная деформация». Чем выше модуль, тем меньше деформируется материал при одинаковом уровне изгибающего напряжения. Модуль упругости при изгибе не следует автоматически приравнивать к модулю Юнга, определяемому при растяжении: характеристики получают при разных схемах нагружения.

Что особенно важно при испытании

Если требуется сравнить несколько материалов, нижеследующие условия должны оставаться одинаковыми для всей серии. На результат заметно влияют:

• размеры и толщина образца;
• расстояние между опорами;
• правильное центрирование;
• скорость испытания;
• состояние поверхности образца;
• условия кондиционирования;
• точность измерения силы и прогиба.

Практические рекомендации

• Используйте одинаковую геометрию образцов при сравнительных испытаниях.
• Точно задавайте расстояние между опорами — оно является частью расчетной схемы.
• Контролируйте положение нагружающего элемента по центру пролета.
• Не меняйте скорость испытания между сравниваемыми сериями образцов.
• При определении модуля особенно внимательно измеряйте прогиб.
• Исключайте образцы с видимыми дефектами, способными вызвать преждевременное разрушение.

Подбор оборудования для испытаний по ГОСТ 4648-2014

Для испытаний пластмасс на статический изгиб подбирают универсальную испытательную машину с учетом ожидаемой нагрузки, размеров образца, требуемой скорости испытания и способа измерения прогиба. Основным дополнительным оборудованием является приспособление для трехточечного изгиба с регулируемым расстоянием между опорами и нагружающим элементом.

Специалисты ООО «Эталон-Профит» помогут подобрать универсальную испытательную машину РКМ, РКМ svo, НИМ или X-PRO и необходимую оснастку для проведения испытаний пластмасс на статический изгиб по ГОСТ 4648-2014.