تستخدم رغوة البولي يوريثان المرنة في مقاعد السيارات، والمراتب، والأثاث، والتوسيد الصناعي. تم تصميم هذه المواد لتشوه، لكنها يجب أن تتحمل أيضا قوى الشد أثناء التصنيع والتجميع والخدمة.
قياس خصائص الشد لديهم ليس دائما سهلا. يمكن أن تؤثر عينة سيئة القطع بشكل جيد، أو ضغط قبضة مفرط، أو قياس استطالة غير صحيح على النتيجة قبل أن يتم تحديد سلوك الشد الفعلي للمادة.
يحدد ISO 1798:2008 طريقة لتحديد قوة الشد والاستطالة عند الانكسار للمواد البوليمرية الخلوية المرنة. تستخدم الطريقة عينة محضرة تمتد بمعدل متحكم فيه حتى التمزق.
يغطي هذا الدليل متطلبات الاختبار الرئيسية، تحضير العينة، إجراءات الاختبار، الأخطاء الشائعة، وكيفية اختيار آلة اختبار الشد الرغوية المناسبة.
متطلبات اختبار ISO 1798 نظرة سريعة
يهدف ISO 1798:2008 إلى المواد البوليمرية الخلوية المرنة، بما في ذلك رغوة البولي يوريثان المرنة المناسبة.
يحدد الاختبار خاصيتين للمادة: قوة الشد والاستطالة عند الانكسار.
<فئة الجدول ="الطاولة تحوم على الجدول بحدود" style="ارتفاع: 354 بكسل؛ الحدود-الانهيار: انهيار؛">يجب تأكيد النسخة القياسية المطبقة وأي متطلبات اختبار خاصة بالعميل قبل الاختبار.
المصدر: ISO 1798:2008، البنود 4–7. انظر المعايير والمراجع الفنية أدناه.
ماذا يقيس ISO 1798؟
قوة الشد
تصف قوة الشد أقصى قوة شد تدعمها عينة الرغوة مقارنة بمساحة المقطع العرضي الأصلية.
يتم حساب النتيجة باستخدام القوة العظيمة المسجلة ومساحة المقطع العرضي الأولية للعينة.
قوة الشد (kPa) = القوة القصوى (N) × 1000 / مساحة المقطع العرضي الأصلية (mm²)
على سبيل المثال، إذا كانت مساحة المقطع العرضي الأولية للعينة 130 مم² وتصل إلى قوة قصوى تبلغ 20 نيوتن:
قوة الشد = 20 × 1,000 / 130 = 153.8 كيلو باسكال
هذه حساب توضيحي، وليس نتيجة اختبار فعلية.
قوة الشد مفيدة لمقارنة تركيبات الرغوة، ومراقبة ثبات الإنتاج، والتحقيق في أعطال المواد.
الاستمرارية عند الانفصال
يقيس الاستطالة عند الانقطاع زيادة طول المقياس المحدد مباشرة قبل تمزق العينة.
الاستطالة عند الكسر (٪) = [(طول المقياس عند الانقطاع − طول المقياس الأصلي) / طول المقياس الأصلي] × 100
إذا كان طول العينة في البداية 40 مم ووصلت إلى 120 مم مباشرة قبل الانفجار، فإن الاستيطال المحسوب عند الانكسار هو 200٪.
قد يكون لدى الرغوة قوة شد منخفضة نسبيا لكنها لا تزال تمتد بشكل كبير قبل أن تنكسر.
لهذا السبب، يجب تقييم قوة الشد والاستطالة عند الانكسار معا.
ما هي المواد الرغوية التي يمكن اختبارها؟
تشمل التطبيقات النموذجية رغوة البولي يوريثان المرنة المستخدمة في:
-
مقاعد السيارات وتوسيد الداخل
-
المراتب والأثاث المبطن
-
تغليف مرن ووسادة واقية
-
مكونات الرغوة الصناعية
-
منتجات بوليمرية خلوية مرنة أخرى
لا ينبغي استخدام ISO 1798 تلقائيا للبلاستيك الخلوي الصلب أو المطاط الصلب. قد تتطلب هذه المواد طرق اختبار أخرى، مثل ISO 1926 للبلاستيك الخلوي الصلب أو ISO 37 للمطاط المفلكن والحراري.
عينات ISO 1798: الشكل، التحضير والتكييف
يعد تحضير العينة مصدرا رئيسيا للتنوع في اختبار شد الرغوة المرنة.
على عكس العينات البلاستيكية الصلبة، يمكن أن تضغط أو تتلف الرغوة المرنة أثناء القطع أو التعامل مع أو الإمساك. قد تصبح عيوب صغيرة على حافة العينة موقع الكسر المبكر.
عينات من النوع 1 والنوع 1A
يحدد ISO 1798:2008 تكوينين على شكل دمبل.
تشير الأبعاد إلى هندسة القطع المحددة ومتطلبات تحضير العينة. يجب على المختبرات مراجعة الرسم القياسي الرسمي للحصول على ملف القاطع الكامل، ونصف القطرات، والتساوحات.
جودة القطع واتجاه أخذ العينات
يجب أن تكون حواف العينة ناعمة وخالية من الضرر الظاهر.
قد تضغط أداة القطع القوية الرغوة أو تسبب تمزقات صغيرة على القسم الضيق. يمكن لهذه العيوب أن تخلق تركيزات إجهاد محلية وتتسبب في تكسر العينة مبكرا.
يمكنأن يؤثر اتجاه الخلية أيضا على سلوك الشد.
عندما يوجد اتجاه خلوي سائد، يحدد ISO 1798 اتجاه أخذ العينة بالنسبة لذلك الاتجاه. إذا لم يتم تحقيق التوجيه المطلوب، يجب الإبلاغ عن الاتجاه الفعلي.
للاختبارات المقارنة، يجب تحضير العينات بشكل متسق من دفعة مواد إلى أخرى.
اللياقة قبل الاختبار
وفقا للإجراء القياسي، لا يتم اختبار المواد عادة إلا بعد 72 ساعة على الأقل من التصنيع، مع مراعاة الاستثناءات المحددة في ISO 1798.
قبل الاختبار، عادة ما يتم تكييف العينات أو المادة التي تقطع منها لمدة لا تقل عن 16 ساعة في أحد الأجواء التالية:
-
23 ± 2°C و50 ± 5٪ رطوبة نسبية
-
27 ± 2°C و65 ± 5٪ رطوبة نسبية
يوفر ISO 1798 أيضا أحكاما محددة لتطبيقات الاختبار ومراقبة الجودة السابقة. لا ينبغي اعتبار هذه الاستثناءات إجراء افتراضيا.
يجب إجراء الاختبار نفسه تحت نفس ظروف درجة الحرارة والرطوبة المستخدمة في التكييف.
المصدر: ISO 1798:2008، البنود 5.1–5.4 و6.4.
كيفية إجراء اختبار شد رغوة ISO 1798
يبدأ الاختبار الموثوق بالعينة وطريقة القياس المطلوبة، وليس فقط بالضغط على زر البداية.
الخطوة 1 — تحضير وفحص العينات
جهز عينات النوع 1 أو النوع 1A باستخدام أداة القطع المناسبة.
افحص العيوب الظاهرة، والحواف غير المنتظمة، والأضرار التي تحدث أثناء إزالة العينة.
جهز عددا كافيا من العينات للحصول على العدد المطلوب من النتائج الصحيحة. وفقا لإجراء ISO 1798 المعتاد، يستمر الاختبار حتى يتم الحصول على خمس انقطاعات مرضية ضمن طول المقياس، ما لم يتم الاتفاق على خلاف ذلك.
الخطوة 2 — قس السماكة وحدد طول المقياس
بعد التكييف، تحديد سمك العينة وفقا للمعيار وطريقة القياس البعدية الموجهة إليها.
يتطلب ISO 1798 قياسات السماكة في خمسة مواقع موزعة بشكل متساو في منطقة المادة ذات الصلة، مع حدود محددة للتغير.
حدد طول المقياس الأصلي باستخدام خطين مرجعيين.
يجب تحديد المسافة بين هذه الخطوط بدقة لأنها تستخدم لحساب الاستطالة عند الانقطاع.
الخطوة 3 — ثبت العينة في المقابض
ضع العينة بشكل متماثل بحيث توزع قوة الشد بشكل منتظم قدر الإمكان عبر مقطعها العرضي.
يجب أن تمنع المقابض الانزلاق دون إتلاف الرغوة.
تجنب التواء العينة أو خلق توتر غير متساو بين الجانبين.
يسمح المعيار بتحميل مسبق محدود، لكن يجب تطبيقه وفقا للإجراء المحدد وأخذه في الاعتبار عند تحديد مرجع قياس الاستطالة.
الخطوة 4 — ضبط سرعة الاختبار
اضبط الجهاز على معدل فصل الفك المطلوب:
500 ± 50 مم/دقيقة
أكد أن تكوين المعدات المختار يمكنه الحفاظ على السرعة المطلوبة تحت ظروف الاختبار المقصودة.
الخطوة 5 — تمديد العينة حتى التمزق
ابدأ الاختبار وسجل أقصى قوة شد.
حدد طول المقياس مباشرة قبل الانفصال باستخدام طريقة قياس تلبي المتطلبات المطبقة.
راقب العينة أثناء الاختبار، خاصة للانزلاق الظاهر، أو التشوه غير الطبيعي، أو الفشل بالقرب من المقبضات.
الخطوة 6 — التحقق من صلاحية النتيجة
يجب رفض العينة التي تنكسر خارج الطول المحدد وفقا لإجراء ISO 1798.
استمر في الاختبار حتى يتم الحصول على العدد المطلوب من النتائج المرضية.
لا تقبل تلقائيا كل منحنى قوة فقط لأن الجهاز سجل قوة قصوى.
الخطوة 7 — حساب وتقديم تقرير عن النتائج
احسب قوة الشد والامتداد عند الانقطاع لكل عينة صالحة.
بالنسبة لتقرير الاختبار القياسي، يحدد ISO 1798 متطلبات التقرير التي تشمل نتائج قوة الشد الوسيطة ومتوسط الإطالة عند الانكسار، إلى جانب المواد ذات الصلة، العينة، ومعلومات حالة الاختبار.
إذا كان العملاء بحاجة أيضا إلى متوسطات، أو انحرافات معيارية، أو منحنيات تمديد القوة الفردية، يمكن تضمين هذه كمعلومات إضافية.
المصدر: ISO 1798:2008، البنود 6–8.
الأخطاء الشائعة في اختبار شد الرغوة وكيفية تحديدها
يمكن أن ينتج اختبار الشد المرن بالرغوة نتائج غير متسقة حتى عندما تعمل آلة الاختبار بشكل طبيعي.
يجب التحقيق في المشكلات التالية قبل نسب النتائج غير المتوقعة إلى المادة نفسها.
انزلاق العينة
إذا لم تثبت المقابض الرغوة بإحكام، فقد تتحرك العينة أثناء التحميل.
يمكن أن يشوه هذا العلاقة المقاسة بين القوة والتمدد، خاصة عندما تستخدم حركة الآلة كجزء من قياس الاستمداد.
ما يجب فحصه: أسطح المقبض، ضغط التثبيت، موضع العينة، وأي حركة مرئية عند حدود المقبض.
زيادة قوة التثبيت ليست دائما الحل الصحيح لأن الضغط الزائد قد يضر المادة.
كسر مبكر بالقرب من المقابض
قد يشير الفشل بالقرب من منطقة الإمساك إلى تركيز إجهاد موضعي، أو تحميل غير متساو، أو تلف من أسطح القبضة.
ما يجب فحصه: محاذاة المقبض، منطقة التلامس، حواف الفك، حالة العينة، وترتيب التشابك.
بموجب معيار ISO 1798، لا يقبل العينة التي تنكسر خارج طول المقياس المحدد كنتيجة مرضية.
قياس استطالة غير صحيح
حركة رأس الآلة لا تساوي بالضرورة التغير في طول العينة المحدد
بالقياس.قد تؤثر حركة المقبض، وانزلاق العينة، والامتثال للآلة على العلاقة بين هذه القياسات.
يتطلب ISO 1798 قياس أطوال العدادات ذات الصلة ضمن حدود دقة محددة. يمكن استخدام مقاييس الامتداد الميكانيكية أو البصرية عند الاقتضاء، بشرط أن تستوفي المتطلبات المعمول بها.
يجب اختيار طريقة القياس وفقا للمعيار، وتمديد الرغوة المتوقع، والخصائص الفيزيائية للعينة.
التنوع المفرط بين العينات
قد تنشأ اختلافات كبيرة بين النتائج بسبب سمك العينة، جودة القطع، اتجاه الخلية، التكييف، أو إعداد التركيبات.
تسلسل عملي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحه هو:
-
افحص حواف العينة ومواقع الكسور.
-
تحقق من أبعاد العينة واتجاه أخذ العينات.
-
أكد محاذاة القبضة وابحث عن الانزلاق.
-
تحقق من اللياقة واختبار السرعة.
-
راجع قياسات القوة والتمديد.
فقط بعد تقييم هذه العوامل يجب تفسير التغير بشكل أساسي كعقار مادي.
كيفية اختيار آلة اختبار شد الرغوة
يجب أن يوفر جهاز اختبار الشد الرغوي المناسب سرعة الاختبار المطلوبة وقياس القوة الموثوق، مع تلبية متطلبات الإمساك والتمديد للعينة.
اختر خلية التحميل حول القوة المتوقعة
غالبا ما تنتج عينات الرغوة المرنة قوى شد منخفضة نسبيا.
اختيار الجهاز فقط بناء على أقصى سعة تحميل له يمكن أن يترك قوة الاختبار الفعلية خارج نطاق القياس الأنسب.
يجب أن توفر خلية الحمل المختارة دقة مناسبة مقارنة بالقوى المتوقعة أثناء الاختبار.
بالنسبة ل ISO 1798:2008، يجب أن يفي نظام قياس القوة بفئة الدقة المحددة ISO 7500-1 عبر نطاق التحميل المستخدم.
أكد السرعة المطلوبة
يستخدم ISO 1798 معدل فصل اسمي بين الفك يبلغ 500 مم/دقيقة.
يجب فحص السرعة القصوى المصنفة للآلة مع تكوينها الفعلي وظروف التشغيل المطلوبة.
اختر مقابض للعينات الناعمة والقابلة للانضغاط
يجب أن تثبت المقابض العينة دون التسبب في ضرر أو ضغط مفرط.
قد تؤخذ المقابض الميكانيكية أو الهوائية في الاعتبار اعتمادا على هندسة العينة وخصائص المادة.
يجب التأكد من تصميم المقبض المناسب باستخدام نموذج الفوم الفعلي كلما أمكن.
تحقق من قياس السفر والإطالة المتاح
قد تمتد الرغوة المرنة بشكل كبير قبل التمزق.
يجب أن توفر الآلة حركة كافية وقابلة للاستخدام بعد تركيب المقابض.
يجب أن يستوعب نظام قياس التمدد أيضا التشوه المتوقع مع تلبية متطلبات الدقة المعمول بها.
يجب تقييم هذه الاعتبارات معا، بدلا من اعتبار طول الضربة ونطاق القياس كمواصفات غير مرتبطة.
ITM-LAB RS-8010A لاختبار شد الرغوة المرنة
يعدجهاز ITM-LAB RS-8010A آلة اختبار شاملة يتم التحكم بها بواسطة سيرفو لتطبيقات الاختبار الميكانيكي منخفض القوة.
تكوينات التحميل المتاحة ونطاق سرعة الاختبار تجعلها مرشحة لاختبار شد الرغوة المرن، مع مراعاة التحقق من خلية الحمل المختارة، والمقابض، وطريقة قياس التمديد، وإعداد الاختبار الكامل.
مواصفات المعدات ذات الصلة
السرعة الاسمية للاختبار ل ISO 1798 تقع ضمن نطاق السرعة الموصوف RS-8010A.
ومع ذلك، فإن مواصفات الآلة وحدها لا تثبت الامتثال الكامل ل ISO 1798. يجب التحقق من نظام قياس القوة، وترتيب التجهيزات، وأداء سرعة الاختبار، وطريقة قياس الاستطالة للتكوين المقترح.
مثال: إعداد نظام لرغوة PU المرنة
فكر في مختبر يحتاج إلى اختبار رغوة البولي يوريثان المرنة باستخدام ISO 1798:2008.
قبل التوصية بتكوين الآلة، يجب الإجابة على الأسئلة التالية:
ما العينة التي سيتم اختبارها؟
أكد النوع 1 أو النوع 1A، السماكة، اتجاه أخذ العينة، والسلوك المتوقع للمادة.
ما هي قوة الشد المتوقعة؟
استخدم بيانات المواد المتاحة أو معلومات الاختبار الأولية لاختيار خلية تحميل مناسبة.
كيف سيتم الإمساك بالعينة؟
راجع سماكة العينة، وقابلية الانضغاط، ومتطلبات تلامس المقبض لتقليل الانزلاق والتلف.
كم من التمديد المتوقع أن يتوقع؟
تحقق من حركة الآلة القابلة للاستخدام وحدد كيف سيتم قياس طول المقياس قبل الانفجار.
ما هي الوثائق المطلوبة؟
أكد النسخة القياسية، ومتطلبات المعايرة، وصيغة تقرير الاختبار، وأي معايير قبول خاصة بالعميل.
هذا مثال على عملية اختيار المعدات، وليس تقريرا عن اختبار العميل المكتمل.
الهدف هو تحديد متطلبات الاختبار أولا ثم تكوين الجهاز وفقا لذلك.
الأسئلة الشائعة
ما هو استخدام ISO 1798؟
يحدد ISO 1798 طريقة اختبار شد لتحديد قوة وشد المواد البوليمرية الخلوية المرنة عند الانكسار، بما في ذلك رغوة البولي يوريثان المرنة المناسبة.
ما هي سرعة اختبار الشد ل ISO 1798؟
يحدد ISO 1798:2008 معدل فصل الفك 500 ± 50 مم/دقيقة.
كم عدد العينات المطلوبة ل ISO 1798؟
ما لم يتم الاتفاق على خلاف ذلك، يجب اختبار عدد كاف من العينات للحصول على خمس نتائج مرضية يحدث فيها تمزق ضمن طول المقياس المحدد بالضبط.
هل يمكن لجهاز اختبار شامل إجراء اختبار ISO 1798؟
نعم، بشرط أن تلبي التكوين الكامل للآلة المتطلبات المعمول بها لقياس القوة، سرعة الاختبار، التماسك، تمديد العينة، وقياس الإطالة.
هل ISO 1798 هو نفسه اختبار ASTM D3574 E؟
لا. كلاهما يعالج خصائص الشد للرغوة المرنة، لكن متطلباته التقنية تختلف. لا ينبغي افتراض أن النتائج التي يتم الحصول عليها باستخدام الطريقتين قابلة للتبادل مباشرة.
قم بتكوين نظام اختبار شد الرغوة الخاص بك باستخدام ITM-LAB
يعتمد اختبار شد الرغوة الموثوق على التفاعل بين العينة، والمقابض، وخلية الحمل، وحركة الآلة، وطريقة قياس التمديد.
بالنسبة لتطبيقات ISO 1798، يبدأ اختيار المعدات المناسبة من متطلبات الاختبار وليس بأقصى سعة للجهاز.
يمكن ل ITM-LAB مراجعة مادة الرغوة المرنة لديك، وأبعاد العينة، وقوة الشد المتوقعة، وإجراءات الاختبار المطلوبة للمساعدة في تحديد تكوين RS-8010A المناسب.
هل تخطط لمشروع اختبار شد الرغوة المرنة؟
أرسل لنا صورة العينة أو رسمك، والمعيار المطبق، ومدى القوة المتوقع، ومتطلبات قياس الاستطالة.
يمكن لفريقنا مراجعة الآلة المقترحة وتكوين التجهيزات قبل تقديم العرض.
