化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
拉伸試驗(yàn)?zāi)懔私饬硕嗌伲?/h3>
閱讀：2020 發(fā)布時(shí)間：2021-6-24
隨著汽車、軌道交通、航空航天和電子電器等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新，各種工程塑料尤其是特種工程塑料的應(yīng)用越來越廣泛，同時(shí)對材料的穩(wěn)定性也提出了更高的要求。拉伸測試作為一項(xiàng)常規(guī)性能測試，是在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度與拉伸速度下，對塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷。當(dāng)牽伸作用力大于鍵合力或分子間的作用力時(shí)，會(huì)使分子鏈斷裂或相互滑移，宏觀表現(xiàn)為樣條的塑性變形、斷裂，在這一過程中測試試樣承受的負(fù)荷及其伸長。 通常的測試項(xiàng)目為拉伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂伸長率、拉伸彈性模量等。
影響塑料拉伸檢測結(jié)果的因素有許多，除分子結(jié)構(gòu)、內(nèi)部缺陷等內(nèi)在因素外，還有以下外部因素：
試驗(yàn)環(huán)境對塑料拉伸檢測的影響
影響塑料拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素有許多：如振動(dòng)、溫度、濕度、人員等，其中最主要的因素是溫度和濕度。
由于塑料為黏彈性材料，其力學(xué)松弛過程與溫度關(guān)系很大，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子鏈段熱運(yùn)動(dòng)增加，松弛過程加快，在拉伸過程中必然表現(xiàn)出較大的變形和較低的強(qiáng)度。熱塑性塑料在升高溫度后強(qiáng)度下降幅度很大，而熱固性塑料在升高溫度后強(qiáng)度下降幅度較小。
試驗(yàn)環(huán)境的相對濕度對拉伸試驗(yàn)也有一定影響。對于一般吸水性小的塑料，受濕度的影響不顯著。而吸水性強(qiáng)的材料，濕度提高，等于對材料起增塑作用，即塑性增加，強(qiáng)度降低。GB/T8804中規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為（23±2）℃，相對濕度為（50±10）%。
另外，塑料在大氣中儲存和使用會(huì)逐漸老化，老化后強(qiáng)度下降。因此試樣在制取后不能暴曬、不能儲存過久，以免因老化而影響測試結(jié)果。
材料試驗(yàn)機(jī)對塑料拉伸檢測的影響
材料試驗(yàn)機(jī)（又稱拉力機(jī)）是專門用于材料力學(xué)性能測試的儀器，用來對金屬材料和非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學(xué)性能試驗(yàn)進(jìn)行機(jī)械加力。測力傳感器精度、速度控制精度、夾具、同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等是材料試驗(yàn)機(jī)影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要因素。測力傳感器是材料試驗(yàn)機(jī)的核心部件，它的精度直接影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)和偏差大小。拉伸速度要求平穩(wěn)均勻，速度偏高或偏低都會(huì)影響拉伸結(jié)果。夾具作為儀器的重要組成部分，也是試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高低的一個(gè)重要因素。夾具的設(shè)計(jì)主要是手動(dòng)和氣動(dòng)兩種。試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好，拉伸位移偏大，拉伸強(qiáng)度有時(shí)將受到影響，結(jié)果偏小。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的頻率也要適中，否則將影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)，峰值偏小。
試樣的制備與處理對塑料拉伸檢測的影響
在做各種塑料試驗(yàn)時(shí)，都要按標(biāo)準(zhǔn)制成樣。制樣方式有兩種：一是用原材料制樣，另一種是從制品上直接取樣。用原材料制成試樣有幾種方法，包括模壓型、注塑成型、壓延成型或吹膜成型等，每種制樣過程都有符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。但不同方法制樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不具備可比性。同一種制樣方法，要求工藝參數(shù)（如模具結(jié)構(gòu)、成型溫度、成型壓力、冷卻速度等）和工藝過程也要相同，否則塑料的成型過程中的微觀結(jié)構(gòu)如結(jié)晶度、分子取向等將有較大變化，直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
試樣的厚度及寬度對結(jié)果影響很大，同一種塑料若試樣的尺寸不同，其拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果將有一定差異。所以在加工試樣、測量試樣尺寸時(shí)，特別要注意被測試樣的尺寸和公差是否在標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的范圍內(nèi)，試樣的尺寸規(guī)格要一致。試樣的厚度不同試驗(yàn)數(shù)據(jù)也不同，厚度大的試樣，一般試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏小。也就是說試樣越厚存在缺陷的概率越高。從塑料制品上直接取樣時(shí)，取樣位置要具有代表性，取樣時(shí)要遠(yuǎn)離邊緣和轉(zhuǎn)角部位，并變換不同的角度和更換不同的位置。注射模塑試樣往往后收縮較大，被測部位若出現(xiàn)輕微縮痕影響平整度要注意多測幾點(diǎn)，以得出其真實(shí)尺寸。試樣制備好后，要在恒溫性濕條件下放置處理，在放置過程中，將引起分子量、分子構(gòu)型、物理狀態(tài)的變化，并能消除試樣內(nèi)存的殘余應(yīng)力。
檢測過程對塑料拉伸檢測的影響
在對塑料做拉伸檢測試驗(yàn)時(shí)，拉伸速度變化，其力學(xué)行為也將發(fā)生改變。一般情況下，拉伸速度快應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度增大，而斷裂伸長率將減小。因?yàn)樗芰蠈儆谡硰椥圆牧希牧λ沙谶^程與變形速度緊密相關(guān)。應(yīng)力松弛需要一個(gè)時(shí)間過程，當(dāng)?shù)退倮鞎r(shí)，分子鏈來得及位移、重排，塑料呈現(xiàn)韌性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度減小，斷裂伸長率增大；高速拉伸時(shí)，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用的速度，塑料呈現(xiàn)脆性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長率減小。只有拉伸速度相同時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)才具有可比性。對不熟悉的材料，正式測試之前要進(jìn)行預(yù)測，以預(yù)知合適的負(fù)荷和速度等，為正式測試做好準(zhǔn)備。
數(shù)據(jù)處理對塑料拉伸檢測的影響
數(shù)據(jù)處理是整個(gè)試驗(yàn)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此與試驗(yàn)結(jié)果的精確程度有著密切的關(guān)系。
現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制，數(shù)據(jù)處理已程序化，但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測試和計(jì)算。如試樣尺寸、位移變化、伸長率計(jì)算等。
數(shù)據(jù)的處理采取四舍五入的原則，要以測量誤差為依據(jù)，將測試得到的或計(jì)算得到的數(shù)據(jù)截取成所需要的位數(shù)，對舍去的位數(shù)按四舍五入處理（或省略掉）。
隨著汽車、軌道交通、航空航天和電子電器等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新，各種工程塑料尤其是特種工程塑料的應(yīng)用越來越廣泛，同時(shí)對材料的穩(wěn)定性也提出了更高的要求。拉伸測試作為一項(xiàng)常規(guī)性能測試，是在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度與拉伸速度下，對塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷。當(dāng)牽伸作用力大于鍵合力或分子間的作用力時(shí)，會(huì)使分子鏈斷裂或相互滑移，宏觀表現(xiàn)為樣條的塑性變形、斷裂，在這一過程中測試試樣承受的負(fù)荷及其伸長。 通常的測試項(xiàng)目為拉伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂伸長率、拉伸彈性模量等。
影響塑料拉伸檢測結(jié)果的因素有許多，除分子結(jié)構(gòu)、內(nèi)部缺陷等內(nèi)在因素外，還有以下外部因素：
試驗(yàn)環(huán)境對塑料拉伸檢測的影響
影響塑料拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素有許多：如振動(dòng)、溫度、濕度、人員等，其中最主要的因素是溫度和濕度。
由于塑料為黏彈性材料，其力學(xué)松弛過程與溫度關(guān)系很大，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子鏈段熱運(yùn)動(dòng)增加，松弛過程加快，在拉伸過程中必然表現(xiàn)出較大的變形和較低的強(qiáng)度。熱塑性塑料在升高溫度后強(qiáng)度下降幅度很大，而熱固性塑料在升高溫度后強(qiáng)度下降幅度較小。
試驗(yàn)環(huán)境的相對濕度對拉伸試驗(yàn)也有一定影響。對于一般吸水性小的塑料，受濕度的影響不顯著。而吸水性強(qiáng)的材料，濕度提高，等于對材料起增塑作用，即塑性增加，強(qiáng)度降低。GB/T8804中規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為（23±2）℃，相對濕度為（50±10）%。
另外，塑料在大氣中儲存和使用會(huì)逐漸老化，老化后強(qiáng)度下降。因此試樣在制取后不能暴曬、不能儲存過久，以免因老化而影響測試結(jié)果。
材料試驗(yàn)機(jī)對塑料拉伸檢測的影響
材料試驗(yàn)機(jī)（又稱拉力機(jī)）是專門用于材料力學(xué)性能測試的儀器，用來對金屬材料和非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學(xué)性能試驗(yàn)進(jìn)行機(jī)械加力。測力傳感器精度、速度控制精度、夾具、同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等是材料試驗(yàn)機(jī)影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要因素。測力傳感器是材料試驗(yàn)機(jī)的核心部件，它的精度直接影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)和偏差大小。拉伸速度要求平穩(wěn)均勻，速度偏高或偏低都會(huì)影響拉伸結(jié)果。夾具作為儀器的重要組成部分，也是試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高低的一個(gè)重要因素。夾具的設(shè)計(jì)主要是手動(dòng)和氣動(dòng)兩種。試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好，拉伸位移偏大，拉伸強(qiáng)度有時(shí)將受到影響，結(jié)果偏小。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的頻率也要適中，否則將影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)，峰值偏小。
試樣的制備與處理對塑料拉伸檢測的影響
在做各種塑料試驗(yàn)時(shí)，都要按標(biāo)準(zhǔn)制成樣。制樣方式有兩種：一是用原材料制樣，另一種是從制品上直接取樣。用原材料制成試樣有幾種方法，包括模壓型、注塑成型、壓延成型或吹膜成型等，每種制樣過程都有符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。但不同方法制樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不具備可比性。同一種制樣方法，要求工藝參數(shù)（如模具結(jié)構(gòu)、成型溫度、成型壓力、冷卻速度等）和工藝過程也要相同，否則塑料的成型過程中的微觀結(jié)構(gòu)如結(jié)晶度、分子取向等將有較大變化，直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
試樣的厚度及寬度對結(jié)果影響很大，同一種塑料若試樣的尺寸不同，其拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果將有一定差異。所以在加工試樣、測量試樣尺寸時(shí)，特別要注意被測試樣的尺寸和公差是否在標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的范圍內(nèi)，試樣的尺寸規(guī)格要一致。試樣的厚度不同試驗(yàn)數(shù)據(jù)也不同，厚度大的試樣，一般試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏小。也就是說試樣越厚存在缺陷的概率越高。從塑料制品上直接取樣時(shí)，取樣位置要具有代表性，取樣時(shí)要遠(yuǎn)離邊緣和轉(zhuǎn)角部位，并變換不同的角度和更換不同的位置。注射模塑試樣往往后收縮較大，被測部位若出現(xiàn)輕微縮痕影響平整度要注意多測幾點(diǎn)，以得出其真實(shí)尺寸。試樣制備好后，要在恒溫性濕條件下放置處理，在放置過程中，將引起分子量、分子構(gòu)型、物理狀態(tài)的變化，并能消除試樣內(nèi)存的殘余應(yīng)力。
檢測過程對塑料拉伸檢測的影響
在對塑料做拉伸檢測試驗(yàn)時(shí)，拉伸速度變化，其力學(xué)行為也將發(fā)生改變。一般情況下，拉伸速度快應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度增大，而斷裂伸長率將減小。因?yàn)樗芰蠈儆谡硰椥圆牧希牧λ沙谶^程與變形速度緊密相關(guān)。應(yīng)力松弛需要一個(gè)時(shí)間過程，當(dāng)?shù)退倮鞎r(shí)，分子鏈來得及位移、重排，塑料呈現(xiàn)韌性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度減小，斷裂伸長率增大；高速拉伸時(shí)，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用的速度，塑料呈現(xiàn)脆性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長率減小。只有拉伸速度相同時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)才具有可比性。對不熟悉的材料，正式測試之前要進(jìn)行預(yù)測，以預(yù)知合適的負(fù)荷和速度等，為正式測試做好準(zhǔn)備。
數(shù)據(jù)處理對塑料拉伸檢測的影響
數(shù)據(jù)處理是整個(gè)試驗(yàn)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此與試驗(yàn)結(jié)果的精確程度有著密切的關(guān)系。
現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制，數(shù)據(jù)處理已程序化，但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測試和計(jì)算。如試樣尺寸、位移變化、伸長率計(jì)算等。
數(shù)據(jù)的處理采取四舍五入的原則，要以測量誤差為依據(jù)，將測試得到的或計(jì)算得到的數(shù)據(jù)截取成所需要的位數(shù)，對舍去的位數(shù)按四舍五入處理（或省略掉）。