Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 58017-2017 "Пластмассы. Определение механических свойств при динамическом нагружении. Сжатие" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 декабря 2017 г. N 1885-ст)

Plastics. Determination of dynamic mechanical properties. Compression

ОКС 83.080.01

Дата введения - 1 июня 2018 г.
Введен впервые

ГАРАНТ:

Вертикальные линии и курсив в тексте не приводятся

Предисловие

1 Подготовлен Автономной некоммерческой организацией "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов" при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе официального перевода на русский язык указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ТК 497

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 декабря 2017 г. N 1885-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д5024-15 "Стандартный метод испытания. Пластмассы: динамические механические свойства при сжатии" (ASTM D5024-15 "Standard Test Method for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: In Compression", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3), содержания отдельных структурных элементов, которые выделены вертикальной линией, расположенной на полях напротив соответствующего текста, а также невключения отдельных структурных элементов, ссылок и/или дополнительных элементов.

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов примененного стандарта АСТМ Д5024-15 приведен в дополнительном приложении ДА.

В настоящий стандарт не включены разделы 9, 14, 15, подразделы 1.4-1.8, 5.2, 5.3, пункт 11.7.2 примененного стандарта АСТМ Д5024-15, которые нецелесообразно применять в российской национальной стандартизации в связи с тем, что они имеют рекомендательный, поясняющий или справочный характер.

Указанные структурные элементы, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДБ.

Дополнительная ссылка, включенная в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации, выделена в тексте курсивом.

В настоящий стандарт не включены ссылки на АСТМ Д4000 и АСТМ Д4065, т.к. ссылка на АСТМ Д4000 отсутствует по тексту примененного стандарта АСТМ Д5024-15, а ссылка на АСТМ Д4065 заменена соответствующим текстом, приведенным в разделе 9.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта АСТМ Д5024-15 приведено в дополнительном приложении ДВ.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ Д5024-15 для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

В настоящем стандарте ссылки на стандарты АСТМ заменены соответствующими межгосударственными стандартами. Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов стандартам АСТМ, использованным в качестве ссылочных в примененном стандарте АСТМ, приведены в дополнительном приложении ДГ

5 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод вынужденных нерезонансных колебаний для определения вязкоупругих свойств жестких пластмасс при сжатии в диапазоне частот от 0,01 до 100 Гц.

Данный метод применяется для определения комплексного модуля, модуля упругости, модуля потерь и тангенса угла механических потерь в зависимости от частоты, времени или температуры.

Примечание - Получаемые с помощью настоящего метода результаты можно использовать при проведении исследовательских работ. Для некоторых классов материалов, таких как термореактивные материалы, данный метод можно использовать в качестве установления оптимальных режимов их переработки.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 12423-2013 (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)

ГОСТ 32794 Композиты полимерные. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794.

4 Сущность метода

К образцу, размещенному между двух параллельных плоских пластин, прикладывают динамическую сжимающую нагрузку. Вынужденная деформация образца осуществляется при фиксированной частоте с линейным изменением температуры или при переменной частоте (значительно ниже собственной резонансной частоты колебаний образца) в изотермических условиях. В процессе испытания измеряют модуль упругости (и/или модуль потерь) и тангенс угла механических потерь материала при сжатии.

5 Оборудование

5.1 Оборудование для динамических механических испытаний по настоящему методу должно обеспечивать управление вынужденными колебаниями постоянной амплитуды при постоянной или переменной частоте. Функция оборудования для испытаний заключается в удержании образца в виде цилиндра, таким образом, чтобы образец вел себя как упругий и диссипативный элемент в линейно перемещаемой системе с механическим приводом. Оборудование должно обеспечивать измерение амплитуд нагрузки и смещения (а также угла сдвига фаз между ними), создаваемых на образце, подвергаемом сжимающей нагрузке. Элементы испытательной системы должны быть гораздо жестче образца.

5.2 Оборудование должно быть оснащено приспособлением для испытаний, состоящим из двух пластин или параллельных дисков. Одна из пластин должна соединяться с неподвижным элементом оборудования, другая - с подвижным. Пластины должны быть отцентрированы и самоустанавливаться (выравниваться) при приложении любой нагрузки.

5.3 Устройство, передающее линейную деформацию образцу.

5.4 Датчики. Устройство или устройства для определения зависимых и независимых экспериментальных параметров, таких как нагрузка, деформация, частота и температура. Температура должна измеряться с точностью  1 °С, а частота, деформация и нагрузка - с точностью  1 %.

5.5 Камера с регулируемой температурой, в которой находится образец, и приспособление для испытаний. Для создания инертной атмосферы используют инертный газ, например азот.

5.5.1 Устройство нагрева или охлаждения (с шагом или изменением температуры по линейному закону), или их комбинации должно быть стабильным и обеспечивать регулирование температуры с точностью  1 °С.

5.6 Микрометр по ГОСТ 6507 с диапазоном измерения от 0 до 25 мм и точностью  0,01 мм.

5.7 Используемое испытательное оборудование должно быть аттестовано, все средства измерений должны быть поверены.

6 Образцы для испытания

6.1 Образцы для испытаний должны иметь форму цилиндра, рекомендуется использовать образцы диаметром 25 мм и высотой до 5 мм. Допускается использовать образцы других размеров.

6.2 Образцы получают механической обработкой из плит или готовых изделий, а также методом литья под давлением.

6.3 Количество образцов выбирают исходя из требований нормативной или технической документации на материал. Если данные требования отсутствуют, то испытывают не менее двух образцов.

6.4 Поскольку образцы имеют малые размеры, процедура отбора образцов должна быть репрезентативной.

7 Кондиционирование образцов

Перед испытанием образцы кондиционируют при стандартной атмосфере 23/50 класс 2 по ГОСТ 12423 в течение не менее 40 ч, если иное не указано в нормативных документах или технической документации на материал.

8 Проведение испытания

8.1 Измеряют диаметр образца и его высоту в центре с точностью  0,01 мм.

8.2 Образец устанавливают между пластин таким образом, чтобы исключить его проскальзывание относительно пластин. Не допускается выступание образца за края пластин.

8.3 Прикладывают к образцу предварительную нагрузку, в зависимости от особенностей испытательного режима оборудования.

8.4 Измеряют расстояние между пластинами с точностью  0,01 мм.

8.5 Устанавливают необходимую частоту или частоты динамического линейного смещения.

8.6 Выбирают амплитуду линейного смещения в области линейных вязкоупругих свойств испытуемого материала. Если границы данной области неизвестны, то для определения подходящей амплитуды линейного смещения допускается прикладывать к образцу все возможные деформации при температуре окружающей среды.

8.7 Скорость изменения температуры должна составлять от 1 °С до 2 °С в минуту при линейном изменении и от 2 °С до 5 °С в минуту с выдержкой 3 мин при пошаговом изменении.

8.8 В процессе испытания в автоматическом режиме получают график зависимости модуля упругости Е' (и/или модуля потерь E'') и тангенса угла механических потерь tg от частоты, времени или температуры. Пример графика приведен на рисунке 1. При необходимости регистрируют значения амплитуд динамической нагрузки и смещения, а также фазовый угол между ними.

Различная штриховка линий соответствует разным частотам

Рисунок 1 - Пример графика зависимости модуля упругости и тангенса угла механических потерь от температуры при разных частотах

9 Обработка результатов

9.1 Современное оборудование для динамических механических испытаний позволяет получать зависимости значений компонентов комплексного модуля упругости от частоты, времени или температуры в автоматическом режиме. При отсутствии такой возможности для расчетов необходимых свойств используют формулы (1) - (4) для вынужденных нерезонансных колебаний образца при сжатии.

9.2 Модуль упругости E', МПа, вычисляют по формуле

,

(1)

где F - измеренная амплитуда динамической нагрузки, Н;

s - измеренная амплитуда динамического смещения, м;

L - расстояние между пластинами (согласно 8.4), м;

d - диаметр образца, м;

- измеренный фазовый угол между нагрузкой и смещением, градус.

9.3 Модуль потерь E'', МПа, вычисляют по формуле

.

(2)

9.4 Комплексный модуль Е*, МПа, вычисляют по формуле

,

(3)

где .

9.5 Тангенс угла механических потерь tg вычисляют по формуле

.

(4)

10 Протокол испытаний

Результаты испытания записывают в протокол испытаний, который должен содержать:

- ссылку на настоящий стандарт;

- дату(ы) и место проведения испытания;

- марку материала, ссылку на нормативную или техническую документацию на материал (и/или спецификацию), тип материала, производителя материала, номер партии;

- количество испытуемых образцов;

- измеренные геометрические размеры образцов;

- условия кондиционирования образцов;

- используемое испытательное оборудование с указанием марки и заводского номера;

- даты поверки (или сроки действия текущей поверки) и аттестации всех средств измерений и оборудования;

- измеренное расстояние между пластинами;

- частоту (частоты) динамического смещения;

- амплитуды динамической нагрузки и смещения (при необходимости);

- диапазон температур и скорость изменения температуры;

- газовый состав окружающей образец среды;

- полученные результаты испытаний, в том числе график зависимости модуля упругости (и/или модуля потерь) и тангенса угла механических потерь от частоты, времени или температуры (при необходимости);

- любые отклонения от настоящего стандарта и аномалии, зафиксированные в процессе испытаний;

- ФИО оператора, проводившего испытания.