Лабораторна робота № 4 механічні випробування матеріалів та визначення їх характеристик
Мета роботи: визначити межі міцності при розриві та відносні подовження при розтягуванні зразків полімерних матеріалів.
Завдання для виконання роботи: ознайомитись з лабораторним устаткуванням для виконання дослідження механічних властивостей полімерних плівкових та листових матеріалів; визначити основні механічні характеристики матеріалів експериментальними методами.
Установки, прилади та матеріали: зразки полімерних матеріалів, виготовлених методом екструзії; штангенциркуль; мікрометр; розривна машина РМИ-60.
Загальні теоретичні положення
Механічні випробування дають можливість визначати ті або інші властивості полімерних матеріалів, оцінити поведінку матеріалу в полі механічних сил. Випробування проводяться за уніфікованими методиками, що дозволяє порівнювати поведінку різних пластмас в однакових умовах.
Переважна більшість механічних характеристик полімерних матеріалів істотно залежить від умов випробувань – часу навантаження, швидкості навантаження, температури. Тому механічні властивості пластмас оцінюються безліччю показників, використовуючи велику кількість методів випробувань і різноманітну апаратуру.
Устаткування для механічних випробувань пластмас поділяють на такі групи:
розривні універсальні машини;
прилади для випробування на удар;
прилади для визначення твердості;
машини і прилади для випробування на втому;
машини для випробувань на тривалу міцність, повзучість і релаксацію;
машини для випробування на тертя і зношування;
прилади для термомеханічних випробувань і визначення крихкості.
Всі випробувальні машини повинні мати мінімальну інерційність при встановлених режимах випробувань, оскільки вона впливає на здатність апаратури достовірно фіксувати вимірювану величину. Форма і розміри зразків для механічних випробувань передбачаються у відповідних стандартах і технічних умовах на пластмаси, і вибирати їх потрібно, враховуючи вигляд і величину вимірюваної деформації, анізотропію і інші особливості випробовуваних матеріалів. Одержані в результаті механічних випробувань характеристики застосовують для контролю матеріалу при виготовленні продукції серійно, конструкторсько-інженерній оцінці (при виборі матеріалу для створення виробів), а також для конструкторсько-дизайнерських розрахунків виробів.
Міцність матеріалів залежить від походження, виду, технології виробництва та умов використання.
Специфічною особливістю руйнування матерів є чітко виражена залежність міцності від часу дії навантаження та умов навколишнього середовища.
Наприклад,
для полімерних матеріалів для кількісної
оцінки міцності використовуються такі
характеристики: границя міцності за
різних видів деформації (розтяг, стиск,
згин); максимальна відносна деформація
під час розтягу (рис. 4.1.).
Рис. 4.1. Діаграма "навантаження–подовження": 1 – матеріал має межу текучості; 2 –матеріал не має межі текучості; а – прямолінійні ділянки на початку кривої "навантаження–подовження"; S – межа текучості; Sx – умовна межа текучості
Границя міцності полімерного матеріалу залежить від температури і часу дії навантаження. Тому при порівнянні різних пакувальних матеріалів за значенням границі міцності цю величину слід визначати за одних і тих самих значень зовнішніх факторів і дії навантаження. Це зумовлюється відповідними державними стандартами або технічними умовами.
Відносне видовження, за величиною якого можна судити про те, в якому стані перебуває матеріал на момент розриву зразка, також залежить від стану навколишнього середовища і дії навантаження. Звичайно, це стосується пластичних матеріалів, бо для крихких дана характеристика є не типовою.
Випробування полімерних матеріалів на розтяг проводять згідно ГОСТ 11262–80.