Приложение ДА (справочное). Оригинальный текст модифицированных структурных элементов примененного стандарта АСТМ

Приложение ДА
(справочное)

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов примененного стандарта АСТМ

ДА.1

1.1 Настоящим методом испытания определяют энергию, необходимую для разрыва стандартных образцов при испытании на ударное растяжение пластмасс и электроизоляционных материалов. Для испытания таким методом подходят жесткие материалы, а также образцы, степень гибкости и толщина которых не позволяют проводить испытание на ударную нагрузку другими методами.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.1) и ГОСТ 1.5-2001 (подраздел 3.7).

ДА.2

4 Сущность метода

4.1 Энергию, используемую в данном методе испытания, создает единственный взмах откалиброванного маятника стандартизированной установки ударного растяжения. Энергию разрушения образца ударной нагрузкой при растяжении определяют по кинетической энергии, высвобождаемой маятником копра в процессе разрушения образца. Один конец образца устанавливают в маятнике. Другой конец образца охватывается поперечной экструзионной головкой, перемещающейся с маятником до момента удара (и момента выделения максимальной кинетической энергии маятника), при фиксировании поперечной экструзионной головки.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.5).

ДА.3

6 Аппаратура

6.1 Установка должна быть маятникового типа, схематично представленная на рисунках 1 и 2. Основание и подвесной каркас должны быть достаточно жесткими и иметь массивную конструкцию, позволяющую предотвратить или свести к минимуму потери энергии на или через основание и каркас. Положение механизма фиксации и отпускания маятника должно быть таким, чтобы вертикальная высота падения бойка составляла (610  2) мм [(24,0  0,1) дюйма]. Это позволит получить скорость бойка в момент удара, приблизительно равную 3,5 м (11,4 фута)/с. Конструкция и работа механизма должны обеспечивать отпускание бойка маятника без сообщения дополнительного ускорения или вибрации.

6.2 Маятник изготовляют из одно- или многосоставного рычага, удерживающего головку, в которой сосредоточена наибольшая масса. Жесткий маятник необходим для обеспечения правильных зазоров и геометрических пропорций между связанными деталями, а также минимизации потерь энергии, которые всегда присутствуют в измеренном значении энергии удара. Совершенно необходимо, чтобы центр удара маятниковой системы и точка удара находились в пределах 62,54 мм (60,100 дюйма) друг от друга, а точка контакта находилась в нейтральном (свободно подвешенном) положении маятника в пределах 2,54 мм (0,100 дюйма) как с поперечной экструзионной головкой, так и без нее.

Примечание - Расстояние от оси опоры до центра ударного воздействия определяют экспериментально по периоду колебания маятника малой амплитуды по следующей формуле:

,

(1)

где L - расстояние от оси опоры до центра ударного воздействия, мм (футы);

g - локальное ускорение свободного падения (известное с точностью до одной тысячной), мм/с² (футы/с²);

- 3,14159;

р - период s одного полного взмаха (к и от), определенный по не менее 50 последовательным и непрерывным колебаниям (известный с точностью до одной тысячной). Угол взмаха должен быть не менее 0,09 радиан (5°) от каждой стороны от центра.

6.3 Положения жесткого маятника и креплений поперечной головки на образце показаны на рисунке 2. Конструкция поперечной экструзионной головки предполагает прочность и малый вес. Маятник поддерживает поперечную головку таким образом, чтобы зона испытания образца не была подвержена нагрузке до момента удара, когда на образец воздействует исключительно сила растяжения. Крепления должны иметь зубчатые захваты, предотвращающие выскальзывание образцов. Края зубчатых захватов должны иметь радиус не менее 0,40 мм (1/64 дюйма) для разрыва кромки первых зубцов. Размер зубцов выбирают по опыту испытаний с жесткими и прочными материалами, а также толщиной образца.

Рисунок 1 - Установка ударного растяжения образца внутри головки

1 - образец для испытания на растяжение; 2 - винт под торцевой ключ; 3 - зубчатый захват; 4 - зубчатый захват; 5 - проставка; 6 - головка маятника; 7 - зажим поперечной экструзионной головки

Рисунок 2 - Установка ударного растяжения образца внутри головки (схематичное изображение)

6.4 Необходимо предусматривать средства для определения энергии, затраченной маятником при разрушении образца. Для этого можно использовать либо стрелку со счетным механизмом, либо электронную систему, состоящую из цифрового указателя и датчика (как правило, кодового датчика или счетно-решающего устройства).

6.5 Указанную энергию разрушения определяют по определению высоты подъема маятника над точкой удара в выражении энергии, снятой с данного конкретного маятника.

6.5.1 Поскольку указанную энергию необходимо корректировать на трение качающегося подшипника, трение стрелки, инерцию стрелки и снос маятника, указания по внесению таких поправок приведены в АСТМ Д256 (приложения А1 и А2). Если электронный дисплей автоматически не корректирует снос и трение, оператор обязан вручную определять потери энергии.

Примечание - Многие цифровые системы индикации автоматически выполняют поправку на снос и трение. Подробную информацию об этой функции и необходимости определения средств расчета потерь энергии на снос и трение вручную можно уточнить у изготовителя оборудования.

6.5.2 Поправка на отскок описана в приложении Х1. Некоторые электронные дисплеи позволяют пользователю вводить смещение коррекции энергии, чтобы поправка на отскок учитывалась до вывода величины энергии разрушения.

6.6 Процедуры настройки и калибровки машины ударного растяжения описаны в приложении Х2.

6.7 Микрометры - устройства для измерения ширины и толщины испытательных образцов должны соответствовать требованиям АСТМ Д5947.

6.8 Динамометрический ключ, 0-8,5 Нм.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.6).

ДА.4

7 Испытательный образец

7.1 Для испытания необходимо подготовить не менее пяти, а желательно десяти образцов. В случае с листовыми материалами, которые предполагают наличие анизотропии, подготавливают удвоенные наборы испытательных образцов с продольными осями, соответственно параллельными и перпендикулярными к предполагаемому направлению анизотропии.

7.2 Образец шлифуют, обрабатывают или высекают до размеров геометрической формы одного из образцов, показанной на рисунке 3, или отливают в пресс-форме, полость которой имеет указанные размеры. На рисунке 4 показаны отверстия под болты и их расположение, а также показана прорезь в качестве возможного варианта крепления болтами, упрощающего установку образцов в захваты. Болты размером 8-32 рекомендуют для пластины шириной 9,53 мм (0,375 дюйма), болты размером 10-32 предлагают для пластины шириной 12,70 мм (0,500 дюйма). Окончательные размеры обработанных, вырезанных или отлитых образцов невозможно точно сохранить, поскольку в процессе подготовки образцов имеют место усадка и другие переменные.

7.3 Номинальная толщина 3,2 мм (1/8 дюйма) является оптимальной для большинства рассматриваемых материалов и доступных на рынке установок. Значения толщины, отличные от 3,2 мм (1/8 дюйма), являются нестандартными и подтверждаются значением ударного растяжения.

Примечание - Взаимодействующие лаборатории должны согласовать стандарты для пресс-форм, а также процедуры и условия подготовки образцов.

8 Кондиционирование

8.1 Кондиционирование. Подготавливают испытательные образцы согласно процедуре А АСТМ Д618, если иное не указано в договоре или в соответствующей спецификации материала АСТМ. Указана минимальная продолжительность кондиционирования. Допуски на температуру и влажность должны соответствовать АСТМ Д618 (раздел 7), если в договоре или спецификации материала не указано иное.

8.1.1 Обращают внимание, что в случае с некоторыми гигроскопичными материалами, например нейлоном, спецификации материала требуют проводить испытания "сухих образцов после формования". Такие требования имеют преимущество над указанными стандартными правилами предварительного кондиционирования до 50 % относительной влажности и требуют герметизации образцов в паронепроницаемых контейнерах сразу после формования без извлечения до момента готовности к испытанию.

8.2 Условия испытания. Испытания проводят при тех же температуре и влажности, используемых для кондиционирования, с допусками в соответствии с АСТМ Д618 (раздел 7), если иное не указано в договоре или в соответствующей спецификации материала АСТМ.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.7).

Рисунок 3 - Размеры пресс-формы образцов типов S и L для ударного растяжения (в миллиметрах)

Рисунок 4 - Расположение отверстий под болты

ДА.5

9 Методика

9.1 Измеряют ширину и толщину каждого образца с точностью до 0,025 мм (0,001 дюйма) по соответствующим методикам, приведенным в АСТМ Д5947. Записывают эти измерения вместе с опознавательной маркировкой соответствующих образцов.

9.2 Зажимают образец в поперечной экструзионной головке, выдвинутой из маятника. На некоторых установках предусмотрено зажимное приспособление для правильного расположения образца относительно поперечной экструзионной головки при закручивании болтов. Отрегулировав положение поперечной экструзионной головки в поднятом маятнике, болтами закрепляют другой конец образца к самому маятнику, как показано на рисунке 1, используя динамометрический ключ. Во избежание чрезмерной деформации образцов момент затяжки должен соответствовать испытуемому материалу.

9.3 Используют маятник минимальной возможной мощности при условии, что образцы извлекают не более 85 % доступной энергии. Если так, необходимо использовать маятник большей мощности.

Примечание - В случае изменения маятника энергия ударного растяжения будет уменьшаться по мере роста массы маятника.

9.4 Проскальзывание образцов приведет к ошибочно высоким значениям. Осматривают выступы разрушенных образцов на предмет неискаженного изображения профиля захватов, желательно под увеличением, и сравнивают с образцом, зажатым аналогичным образом, но не испытанным. Так как во многих случаях было доказано присутствие проскальзывания, а в других имелись основания его предполагать, образцы необходимо в обязательном порядке фиксировать болтами. Болт необходим, чтобы правильно отрегулировать положение и улучшить степень фиксации упоров захватов. Болт затягивают, используя динамометрический ключ. В случае проскальзывания образцов в зажиме следует увеличить момент затяжки на минимальную величину, необходимую для устранения проскальзывания, и одновременно не допускать разрушения или появления трещин в образце из-за чрезмерной силы. Усилие зажима при работе со всеми образцами должно зависеть от типа материала.

9.5 Измеряют энергию ударного растяжения каждого образца и записывают эти значения. Описывают визуальное состояние образцов в отношении постоянной усадки или шейки образца и места разрушения.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.8).

ДА.6

10 Расчет

10.1 Рассчитывают уточненное значение ударной энергии разрушения следующим образом:

;

(2)

где X - уточненное значение энергии ударного растяжения, Дж ();

Е - показания шкалы энергии разрушения, Дж ();

Y - поправка на трение и снос, Дж ();

е - коэффициент поправки на отскок, Дж () (рисунок 5).

Примечания

1 На рисунке 5 показан пример кривой. При необходимости перед использованием коэффициентов поправки на отскок рассчитывают кривую по приложению Х1 для используемой поперечной экструзионной головки и маятника.

2 Примеры:

Пример А - Маломощный образец:
Показания шкалы энергии разрушения	0,58 Дж (0,43 )
Поправка на трение и снос	минус 0,03 Дж (минус 0,02 )
Коэффициент поправки на отскок: е (приложение Х1, рисунок 5)	плюс 0,22 Дж
плюс 0,25 Дж (минус 0,18 ) = плюс 0,22 (плюс 0,16 )	(0,16 )
Уточненное значение энергии ударного растяжения	0,80 Дж (0,59 ).
Пример В - Высокомощный образец:
Показания шкалы энергии разрушения	2,33 Дж (1,72 )
Поправка на трение и снос минус 0,01 Дж (минус 0,01 )	0,33 Дж
Коэффициент поправки на отскок е (приложение Х1, рисунок 5)	(0,24 )
Уточненное значение энергии ударного растяжения	2,66 Дж (1,96 ).

Рисунок 5 - Кривая стандартного поправочного коэффициента для одного отскока поперечной экструзионной головки в установке ударного растяжения образца внутри головки, 6,8-Дж молоток, 0,428-фунт. стальная поперечная экструзионная головка (см. приложение Х1)

3 При необходимости по следующей формуле рассчитывают поправку на незначительное изменение размеров образца в силу процесса его подготовки или усадки пресс-формы:

,

(3)

где X, E, Y, е описаны в 9.1;

а - 3,2 мм (0,125 дюйма);

w - ширина образца, мм (дюйм);

t - толщина образца, мм (дюйм).

Это позволит привести значения ударной энергии растяжения в норму стандартного образца, сечение которого составляет 3,2 мм (0,125 дюйма) на 3,2 мм (0,125 дюйма).

10.2 Рассчитывают стандартное отклонение (расчетное) следующим образом до двух значащих цифр

,

(4)

где s - расчетное стандартное отклонение;

X - значение одного наблюдения;

n - число наблюдений;

- среднеарифметическое значение серии наблюдений.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.9).