在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域,尤其是汽車、航空航天、電子電氣等行業(yè),改性塑料因其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性及輕量化特點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。其中,碳纖維增強(qiáng)尼龍(CF/PA)作為一種高性能復(fù)合材料,在高溫環(huán)境下的力學(xué)行為是其產(chǎn)品設(shè)計(jì)與可靠性評(píng)估的關(guān)鍵。拉伸性能是材料最基本的力學(xué)性能指標(biāo),而高溫環(huán)境會(huì)顯著影響高分子材料的分子鏈運(yùn)動(dòng),從而導(dǎo)致其拉伸強(qiáng)度、模量及斷裂伸長(zhǎng)率等關(guān)鍵參數(shù)發(fā)生變化。
因此,在模擬的實(shí)際工作溫度下進(jìn)行拉伸試驗(yàn),對(duì)于評(píng)價(jià)材料在高溫環(huán)境下的適用性和壽命至關(guān)重要。本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將依據(jù)相關(guān)國(guó)際與國(guó)家標(biāo)-準(zhǔn),詳細(xì)闡述改性塑料高溫拉伸試驗(yàn)的原理、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、所需儀器及詳細(xì)操作流程,為相關(guān)領(lǐng)域的質(zhì)量控制與研發(fā)工作提供參考。
一、 試驗(yàn)原理
高溫拉伸試驗(yàn)的基本原理是:將規(guī)定形狀和尺寸的試樣置于可控制溫度的恒溫環(huán)境中,使其充分受熱并達(dá)到熱平衡后,通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)其施加軸向拉伸載荷。拉伸過(guò)程中,載荷以恒定的速率(試驗(yàn)速度)增加,直至試樣斷裂。
二、 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 1040.1-2018 《塑料 拉伸性能的測(cè)定 第1部分:總則》
GB/T 1447-2005 《纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》
ISO 527-1:2019
ISO 527-2:2012
注: 您提到的GB/T 1041.1是壓縮性能測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于拉伸試驗(yàn),應(yīng)更正為GB/T 1040.1。試驗(yàn)將綜合以上標(biāo)準(zhǔn)的要求,特別是針對(duì)纖維增強(qiáng)塑料的試樣制備、狀態(tài)調(diào)節(jié)和測(cè)試方法。
三、 檢測(cè)設(shè)備
1、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(搭配高低溫箱)
2、楔形夾具
3、試驗(yàn)條件
樣品名稱:碳纖維增強(qiáng)尼龍
試驗(yàn)類型:拉伸
試驗(yàn)速度:5mm/min
試驗(yàn)溫度:120℃
四、 試驗(yàn)流程
步驟一:試樣制備
按照GB/T 1040.1或ISO 527-2標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,使用注塑或機(jī)械加工方法制備成標(biāo)準(zhǔn)的I型(啞鈴型)試樣。
用游標(biāo)卡尺精確測(cè)量試樣標(biāo)距內(nèi)的寬度和厚度,至少測(cè)量三點(diǎn)取平均值,用于計(jì)算橫截面積。
步驟二:設(shè)備準(zhǔn)備
開啟萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)和高低溫箱,預(yù)熱設(shè)備至穩(wěn)定狀態(tài)。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求及測(cè)試需求,在高低溫箱控制面板上設(shè)定目標(biāo)試驗(yàn)溫度(例如:120°C、150°C等)。
在試驗(yàn)機(jī)軟件中創(chuàng)建新測(cè)試方法,設(shè)置以下關(guān)鍵參數(shù):
試驗(yàn)類型:拉伸
試驗(yàn)速度:5 mm/min
輸入試樣的尺寸信息。
設(shè)定必要的安全限位和斷裂判據(jù)。
步驟三:裝夾試樣
將楔形夾具安裝到試驗(yàn)機(jī)的上下橫梁上。
先將試樣一端插入上夾具,并適度擰緊。
手動(dòng)或通過(guò)設(shè)備控制,移動(dòng)橫梁使試樣另一端插入下夾具,并確保試樣軸向?qū)χ小?/span>
均勻用力擰緊上下夾具,防止試樣受力不均。
步驟四:升溫與保溫
關(guān)閉高低溫箱箱門。
啟動(dòng)加熱程序,使箱內(nèi)溫度平穩(wěn)上升至預(yù)設(shè)的試驗(yàn)溫度。
溫度達(dá)到后,開始計(jì)時(shí)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和試樣厚度,進(jìn)行充分保溫(通常為15-20分鐘),以確保試樣整體溫度均勻并達(dá)到設(shè)定值。
步驟五:進(jìn)行測(cè)試
保溫結(jié)束后,在試驗(yàn)機(jī)軟件中啟動(dòng)測(cè)試程序。
試驗(yàn)機(jī)將以設(shè)定的5 mm/min速度自動(dòng)對(duì)試樣施加拉伸力,同時(shí)持續(xù)記錄力值和位移(或引申計(jì)測(cè)量的應(yīng)變)數(shù)據(jù)。
觀察測(cè)試過(guò)程,直至試樣wan全斷裂。
步驟六:數(shù)據(jù)采集與結(jié)果分析
試驗(yàn)結(jié)束后,軟件會(huì)自動(dòng)生成力-位移曲線,并計(jì)算出:
拉伸強(qiáng)度
斷裂伸長(zhǎng)率
拉伸彈性模量(若使用引申計(jì))
取出斷裂的試樣,記錄其斷裂位置和形貌。
重復(fù)上述步驟,完成一組有效試樣(通常為5個(gè)以上)的測(cè)試。
軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并輸出該組試樣的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差等統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
步驟七:關(guān)機(jī)與整理
測(cè)試全部完成后,關(guān)閉加熱系統(tǒng),讓高低溫箱自然冷卻。
關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)電源。
清理夾具和試驗(yàn)箱內(nèi)的試樣碎屑。
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