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        影響塑料制品拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素

        2018-04-26 11:01:00馮霖明
        關(guān)鍵詞:影響因素試驗(yàn)

        馮霖明

        摘 要:在對(duì)塑料拉伸性能試驗(yàn)的影響因素分析中,除了塑料的分子結(jié)構(gòu)以及塑料內(nèi)部的缺陷可以對(duì)塑料拉伸直接產(chǎn)生影響之外,在塑料拉伸試驗(yàn)過(guò)程中的儀器,塑料試驗(yàn)的試樣制備、處理、拉伸性能試驗(yàn)的環(huán)境、人員的操作過(guò)程、對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理以及人員自身,都會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生間接性的影響。本文圍繞這些影響因素進(jìn)行分析研究,并在最后指出可以通過(guò)嚴(yán)格的操作和高度的責(zé)任心、有效將這些外部因素做到有效規(guī)避,以確保塑料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可比性。

        關(guān)鍵詞:塑料拉伸;試驗(yàn);影響因素

        中圖分類號(hào):TQ3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 引言

        在塑料制品行業(yè)中,每一種塑料在投入市場(chǎng)之前,都會(huì)對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試,例如力學(xué)中的拉伸、壓縮、撕裂性等等。但是在這一階段中,其試驗(yàn)的最終結(jié)果經(jīng)常受到一些外部因素的干擾,導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果失去應(yīng)有的準(zhǔn)確性、可比性,這就需要測(cè)試人員通過(guò)嚴(yán)格的操作和控制,將這些外部因素有效不免,從而確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。

        1 材料試驗(yàn)拉力機(jī)

        用于材料試驗(yàn)的拉力機(jī)(試驗(yàn)機(jī)),是針對(duì)材料的力學(xué)性能進(jìn)行專門(mén)測(cè)試的儀器,測(cè)試范圍包含材料的拉伸、壓縮、彎曲、撕裂等力學(xué)性能。其中材料的拉伸試驗(yàn),是以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),通過(guò)拉力機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)形狀的試樣,對(duì)材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸力、斷裂強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

        在塑料拉伸測(cè)試期間,由試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生的對(duì)塑料拉伸試驗(yàn)結(jié)果造成影響的因素主要包含:

        (1)測(cè)力傳感器的精度

        作為試驗(yàn)機(jī)核心部分的測(cè)力傳感器,其精度對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差大小起著直接性的影響,通常情況下,傳感器的精度要求在0.5%之內(nèi),同時(shí)要求具備平穩(wěn)、均勻的拉伸速度,不論拉伸速度偏高或是偏低,都會(huì)對(duì)拉伸測(cè)試的結(jié)果造成影響。

        (2)同軸度

        在試驗(yàn)機(jī)同軸度不好的情況下,會(huì)出現(xiàn)拉伸位移偏大的情況,導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度會(huì)受到一定影響,試驗(yàn)結(jié)果偏小。

        (3)數(shù)據(jù)采集的頻率

        在試驗(yàn)過(guò)程中,試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的頻率不適中,會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成峰值偏小的影響。

        (4)夾具

        試驗(yàn)的夾具分為兩種,即手動(dòng)、啟動(dòng)兩種設(shè)計(jì)方式,在試驗(yàn)過(guò)程中,要求夾住片材試樣夾具的夾緊力,隨著拉力增大同時(shí)增強(qiáng),但是,需要建立在試樣不被損壞變形的基礎(chǔ)上。

        2 試樣的制備過(guò)程

        在對(duì)塑料制品進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試階段,通常情況下會(huì)將材料制作成矩形試樣或是啞鈴形試樣進(jìn)行測(cè)試。材料的制樣作業(yè)分為兩種方式,即直接利用原材料制樣和從材料制品直接取樣,其中,原材料制樣中涵蓋了膜壓成型、延壓成型、吹膜成型、注塑成型等多種方法,雖然每種制樣方法,其過(guò)程都符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),但是不同的制樣方法,其試驗(yàn)結(jié)果都不具備可比性。在同一種制樣方法中,要求其模具的結(jié)構(gòu)、成型時(shí)的壓力、溫度、冷卻速度和工藝過(guò)程都必須相同,不然在塑料成型的過(guò)程中,塑料的晶度、分子取向等微觀結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生較大變化,進(jìn)而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

        在塑料材料吹膜或是壓片后,再通過(guò)制樣機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)切刀將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的試樣,其中,對(duì)制樣切刀要求規(guī)范鋒利,不規(guī)范的制樣切刀會(huì)導(dǎo)致試樣的毛邊、劃損缺陷問(wèn)題產(chǎn)生。另外,試驗(yàn)對(duì)試樣的要求,需要試樣的尺寸、規(guī)格完全一致,試樣厚度的不同會(huì)造成不同的試驗(yàn)結(jié)果,試樣厚度大會(huì)造成結(jié)果偏小。例如聚丙烯試樣,在100mm/min的拉伸速度下,試樣的厚度越大,拉伸強(qiáng)度就越低,造成該情況的原因是過(guò)厚的試樣有較高的概率存在缺陷。

        在從制品上進(jìn)行直接取樣時(shí),需要取樣選擇具備代表性的位置進(jìn)行取樣,并且須遠(yuǎn)離制品的轉(zhuǎn)角、邊緣部位,同時(shí)變換不同的位置、角度進(jìn)行取樣。在試樣制備后,對(duì)其放置、處理需要處于恒溫條件下,對(duì)進(jìn)行GB/T 2918—1982標(biāo)準(zhǔn)處理。在放置過(guò)程中,會(huì)引起塑料試樣分子構(gòu)型、分子量、物理狀態(tài)的變化,還可以對(duì)內(nèi)存的殘余應(yīng)力有效消除。

        3 試驗(yàn)的具體操作

        在試驗(yàn)人員進(jìn)行塑料拉伸性能測(cè)試階段,針對(duì)拉伸速度的操作,會(huì)直接對(duì)塑料試樣的力學(xué)行為造成直接的影響,因?yàn)樗芰喜牧想`屬于黏性材料范疇,其變形速度直接取決于應(yīng)力松弛過(guò)程,在拉伸速度較快的情況下,外力作用高于分子鏈的運(yùn)動(dòng)速度,試樣拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力會(huì)隨之增大,斷裂伸張率會(huì)相對(duì)減小。相反,當(dāng)拉伸處于低速狀態(tài),就為分子鏈創(chuàng)建了重排、位移的時(shí)間空間,塑料會(huì)呈現(xiàn)出韌性行為,拉伸強(qiáng)度減小,斷裂伸長(zhǎng)率有所增大。

        4 試驗(yàn)環(huán)境

        在塑料拉伸試驗(yàn)過(guò)程中,存在著很多對(duì)試驗(yàn)造成影響的因素,例如震動(dòng)影響、靜電、污染、溫度、濕度、輻射等因素,在這些因素中影響最大的為溫度、濕度因素。

        GB/T2918—1982明確規(guī)定試驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)溫度為23℃±2℃,相對(duì)濕度45%~55%。溫度對(duì)熱塑性塑料拉伸測(cè)試的影響很大,試驗(yàn)曲線會(huì)隨著溫度上升,其拉伸的強(qiáng)度、彈性模量會(huì)變小,斷裂伸長(zhǎng)率會(huì)變大。

        試驗(yàn)環(huán)境的相對(duì)濕度,通常情況下對(duì)吸水率大的塑料材料會(huì)造成較大影響。一些塑料在吸水后,內(nèi)部的水分子會(huì)起到增韌劑、偶聯(lián)劑的功能,塑料的剛性和韌性將會(huì)發(fā)生改變。例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、乙酸纖維素這類熱塑性塑料,相對(duì)濕度對(duì)就會(huì)對(duì)其造成較大的影響,相反,濕度對(duì)吸水率小的塑料,會(huì)產(chǎn)生較小的影響,因此,針對(duì)塑料拉伸性能的測(cè)試工作,必須在處于恒溫條下的試驗(yàn)室進(jìn)行操作。

        5 人為處理數(shù)據(jù)

        在塑料拉伸性能試驗(yàn)中,對(duì)數(shù)據(jù)的處理直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)果的精確程度,對(duì)結(jié)果起到?jīng)Q定性的作用。當(dāng)前,有關(guān)于材料力學(xué)性能試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)基本具備了程序化處理,多數(shù)都是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理完成的。但是,在力學(xué)性能試驗(yàn)中,仍然有一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)還在人力進(jìn)行測(cè)試、計(jì)算,例如測(cè)試試樣的尺寸、試樣位移的變化以及試樣伸長(zhǎng)率等,在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過(guò)程中,都采用四舍五入的計(jì)算原則,將進(jìn)行測(cè)試后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行四舍五入社區(qū)位數(shù)截取,只取試驗(yàn)所需要的數(shù)據(jù),將超大、超小的部分舍去,對(duì)試驗(yàn)要求的試樣個(gè)數(shù)進(jìn)行補(bǔ)充,這一過(guò)程就會(huì)對(duì)試驗(yàn)的最終結(jié)果造成一定的影響。

        6 試驗(yàn)人員因素

        對(duì)塑料進(jìn)行拉伸性能測(cè)試階段,其試驗(yàn)的全過(guò)程基本都處于人為操作環(huán)境下,因此人為造成試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際應(yīng)有結(jié)果有所差異在所難免,即使是富含測(cè)試經(jīng)驗(yàn),試驗(yàn)精細(xì)的專業(yè)人員針對(duì)同一試樣的多次測(cè)試,其結(jié)果每次都會(huì)出現(xiàn)些許的差異。在試驗(yàn)過(guò)程中,人為因素涉及多個(gè)環(huán)節(jié),錄入取樣、制樣的過(guò)程以及試樣處理、數(shù)據(jù)處理,人維護(hù)因素對(duì)這些環(huán)節(jié)的影響,都會(huì)間接性或直接性地對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

        結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)上述內(nèi)容可以了解到影響塑料的拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素,除了塑料本身的許多內(nèi)在因素外,許多的外在因素都會(huì)對(duì)其試驗(yàn)結(jié)果會(huì)起到很大的影響,而這些問(wèn)題在實(shí)際的操作中是可以有效避免的,需要提高試驗(yàn)人員的職業(yè)素養(yǎng),并且具備高度的責(zé)任心,對(duì)材料力學(xué)性能的試驗(yàn)秉承嚴(yán)格操作的原則,盡量將外在因素最大化規(guī)避,從而確保塑料拉伸試驗(yàn)以及其他力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可比性。

        參考文獻(xiàn)

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