4. Определение прочности при статическом изгибе
Прочность при изгибе (разрушающее напряжение при изгибе) характеризуется изгибающим напряжением, возникающим в момент разрушения образца. При испытании на изгиб образцы из полимерных материалов в форме брусков размером 10х15х120 мм своей широкой стороной свободно устанавливают на опоры гидравлического пресса.. Середина образца должна совпадать с осью наконечника, передающего нагрузку. Образец подвергают действию разрушающей силы, создаваемой плунжером насоса. Скорость приложения нагрузки к образцу должна находится в пределах 20 – 60 мм/мин. Испытание проводят на ручном прессе.
Предел прочности при статическом изгибе определяется по формуле
σи = 3Рl/2вh2 Па,
где Р – величина разрушающей силы, Н; l – расстояние между опорами, м; в –ширина образца, м; h – толщина образца, м.
Величина разрушающей силы определяется по формуле:
Р = fпл ·( Рм − Р1 ) Н,
где fпл - площадь плунжера ручного пресса, м2; Рм - показание манометра при разрушении образца, Па; Р1 – показание манометра при холостом ходе, Па.
Определение твердости материалов.
Твердость (поверхностная прочность) характеризуется способностью материала сопротивляться внедрению инородного тела. Твердость оценивают как отношение силы, под действием которой внедряется инородное тело, к размеру отпечатка, образовавшегося при его внедрении. Существует несколько методов определения твердости, которые различаются по значениям нагрузок, глубины внедрения, времени приложения нагрузки и по форме инородного тела, внедряемого в образец.
Наиболее распространенным методом определения твердости полимерных материалов является метод Бринелля. Он заключается во вдавливании в материал стального шарика под заданной нагрузкой и измерении глубины его вдавливания в поверхность образца через определенное время действия нагрузки, приложенной после предварительного нагружения.
Твердость по Бринеллю НВ (МПа) определяют по формуле:
где Р – нагрузка при испытании, Н; D – диаметр шарика, мм; d – диаметр лунки, мм.
Таблица 1. Общие сведения и применение полимерных диэлектриков
Наименование диэлектрика |
Общие сведения и применение |
Полиэтилен высокого, среднего и низкого давления (ПЭВД, ПЭСД, ПЭНД) |
Непрозрачный термопластичный материал. Изготовление каркасов, панелей, гибкой изоляции. |
Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) |
Гибкий материал. Изоляция и защитные оболочки кабелей, проводов; шланги и трубки. |
Винипласт (ПВХ жесткий) |
Термопластичный негорючий материал. Применяется для дугогашения, изготовления пленок, листов, трубок, стержней и уголков. |
Полиметилметакрилат (ПММА) |
Прозрачный дугогасящий материал. Изготовление оснований, панелей, трубок, шкал, камер. |
Полистирол |
Прозрачный термопластичный материал. Изготовление катушек, лаков, пленок, нитей. |
Таблица 2. Физико-механические свойства полимеров
Показатели |
ПЭВД |
ПЭНД |
ПЭСД |
ПП |
ПВХ |
ПММА |
Поли-стирол |
Прочность при растяжении σр ,МПа |
17-10 |
45-18 |
40-18 |
30-40 |
40-60 |
60-90 |
35-50 |
Прочность при изгибе σизг ,МПа |
20-17 |
40-20 |
40-25 |
90-120 |
80-120 |
80-120 |
80-100 |
Ударная вязкость ан, КДж/м2 |
Не лом. |
2-150 |
7-120 |
100-110 |
2-10 |
8-20 |
1,5-20 |
Твердость по Бринеллю, НВ, МПа |
17-25 |
49-60 |
60-68 |
60-65 |
130-160 |
170-240 |
140-200 |