Как инженеры оценивают прочность пластмасс: ключевые механические свойства

Когда инженер подбирает пластик для конкретного применения, первым справочником служит техническая карта материала. Эти документы, широко доступные в интернете для большинства пластмасс, содержат основные значения физических, механических, тепловых и электрических свойств. Они также указывают использованные методы испытаний ASTM, ISO или UL, единицы измерения и исходные данные. Например, плотность может быть указана как 1,20 г/см³, определенная по ASTM D792.

Ниже представлен краткий обзор наиболее критичных механических свойств, определяющих прочность материала и его пригодность для заданного применения:

• Предел прочности на растяжение (UTS) — максимальное напряжение, которое пластик может выдержать при растяжении до разрушения. Выражается в МПа или psi и представляет пик диаграммы напряжение-деформация. У хрупких пластмасс часто наблюдается резкое разрушение без явной точки текучести, что делает UTS ключевой метрикой.
• Напряжение на разрыв при растяжении — приложенное напряжение непосредственно перед разрывом материала. Рассчитывается как сила, деленная на площадь поперечного сечения (F/A), также в МПа или psi.
• Модуль упругости на изгиб (изгибный модуль) — измеряет сопротивление изгибу. Это отношение изгибного напряжения к деформации, в единицах силы на площадь. Метод испытаний определяет ASTM D790.
• Предел прочности на изгиб — максимальное напряжение, которое материал выдерживает в испытании на изгиб до разрушения. Также регулируется ASTM D790.
• Модуль Юнга (модуль растяжения) — также известен как модуль эластичности, cuantфицирует жесткость материала. Чем выше значение, тем более жесткий полимер.
• Прочность на сдвиг — сила на единицу площади, необходимая для вызвала сдвигового разрушения, скорректированная на плотность материала. Отражает, насколько хорошо пластик сопротивляется внутренним сдвиговым силам.
• Твердость по Роквеллу — широко признанный тест на твердость, измеряющий сопротивление полимера вдавливанию. Шкала Роквелла — одна из самых известных метрик твердости в отрасли.
• Ударная вязкость по Изоду (с засечкой) — стандартный тест ASTM, оценивающий способность материала поглощать энергию при ударе. Образец — вертикальный консольный балка — ударяется качающимся маятником; поглощенная энергия измеряется в джоулях на единицу толщины.
• Относительное удлинение на разрыв — отношение конечной длины к исходной после разрушения. Показывает, насколько материал может пластически деформироваться перед трещинобразованием.

Почему важен ASTM — Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разрабатывает добровольные технические стандарты, признанные во всем мире. Использование утвержденных ASTM методов обеспечивает надежность и сопоставимость заявленных значений между поставщиками.

Есть вопросы? Пишите в комментариях ниже.

Ищете больше информации о свойствах материалов? Скачайте наш бесплатный Глоссарий пластикового производства.