صنایع پتروشیمی

آشنایی با انواع روشهای اندازه گیری سختی در پلی استایرن مقاوم به ضربه (HIPS)

اندازه گیری سختی در پلی استایرن مقاوم به ضربه (HIPS)

سختی یک پارامتر کلیدی در ساخت قطعات مهندسی می باشد. سختی پلیمرها معمولاً با مقاومت به نفوذ در برابر اجسام سخت سنجیده می شود. روشها و مقیاس های زیادی برای اندازه گیری سختی وجود دارد، مانند سختی سنجی shore و rockwell.

در این مقاله با مفهوم سختی و روشهای اندازه گیری آن و آزمون های سختی سنجی پلی استایرن مقاوم به ضربه (HIPS) آشنا خواهیم شد که شما می توانید جهت خرید این محصول از طریق قسمت فروش شرکت محب بسپار اقدام نمایید.

سختی چیست؟

سختی، به عنوان مقاومت یک ماده در برابر نفوذ یک سوزن با مشخصات استاندارد و یا جسم صلب سخت و تغییر شکل سطح یا خراشیدگی تعریف می شود و می تواند معرف سختی لایه رویی و یا عمق ماده ی مورد نظر باشد.

در اثر نفوذ جسم سخت به سطح نمونه مورد آزمایش، یک تنش سه جهتی در محل فشار ایجاد می ‌شود و تغییر شکل حاصل به صورت ترکیبی از تغییر شکل های کششی، فشاری و برشی است. عوامل موثر بر سختی مواد بر اساس ویژگی های داخلی، فرآیندی و مواد افزودنی آنها دسته بندی می شوند.

عوامل تأثیرگذاری مانند ساختار شیمیایی و نوع پیوند های بین مولکولی، اختلاط، درجه بلورینگی، دما، رطوبت، افزودنی ها (مانند پرکننده ها)، تقویت کننده ها، نرم کننده ها و آنتی اکسیدانت ها ب میزان سختی یک ماده تأثیرگذارند.

روشها و آزمون های سختی سنجی در واقع میزان سخت بودن ایجاد اثر در سطح قطعه و یا میزان نفوذ یک جسم نوک تیز در داخل نمونه را اندازه گیری می کنند. در واقع معیار مطلقی و واحدی برای سختی وجود ندارد و می توان آن را با پارامترهایی همچون نفوذ سوزن تحت نیرو، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خراشیدگی اندازه گیری کرد.

انواع آزمون های استاندارد اندازه گیری سختی در پلی استایرن مقاوم به ضربه (HIPS)

آزمون اندازه گیری سختی یکی از آزمون های اصلی و رایج فیزیکی و مکانیکی مواد است. با توجه به تعریف سختی که در قسمت قبل ارائه شد، آزمون های استاندارد متعددی برای سنجش این خاصیت تعریف شده اند. در این آزمون ها روند کلی به این صورت است که یک جسم نفوذ کننده سخت بر اساس هندسه شکل فشار دهنده به سطح نمونه مورد آزمایش فشار داده می شود.

با اعمال فشار یک تنش سه جهتی ایجاد و سبب تغییر شکل در سطح نمونه می شود. این آزمون به دلیل سادگی و نیز اهمیتی که دارد، بسیار رایج و مورد استفاده است. رایج ترین آزمون های اندازه گیری میزان سختی شامل آزمون سختی Brinell (کره)، آزمون سختی Rockwell (مخروط و کره) و آزمون سختی Shore Dorumeter می باشند.

این روشها که هر یک برای گروه خاصی از مواد کاربرد دارند، در مواردی چون شکل سوزن یا جسم نفوذ کننده، جنس سوزن (فولاد، فلز سخت، الماس)، میزان و زمان بار و اعمال نیرو، زمان اندازه گیری فرورفتگی و نحوه اندازه گیری سختی (برحسب عمق نفوذ، مساحت ناحیه فرورفته، میزان نیرو) با یکدیگر متفاوت می‌باشند.

در ادامه روند انجام دو آزمون Rockwell و Shore Dorumeter که جهت اندازه گیری سختی در پلی استایرن مقاوم به ضربه (HIPS) استفاده می شوند، شرح داده خواهد شد.

 

۱- آزمون سختی Rockwell

آزمون سختی Rockwell عمدتاً برای پلاستیک های سخت نظیر پلی کربنات، نایلون، پلی استایرن و استال کاربرد دارد. استانداردهای این آزمون سختی،ASTM D785  و ISO 2039 می باشند. جسم نفوذ کننده در این آزمون، جسمی مخروطی شکل از جنس الماس یا استیل است.

ابتدا نیروی اولیه ای به وسیله نفوذ کننده به مدت ۱۰ ثانیه به نمونه HIPS اعمال شده و به میزان ارتفاع مشخصی در آن نفوذ می کند. سپس نیروی دیگری به مدت ۱۵ ثانیه اعمال شده و به میزان ارتفاع مشحصی در پلیمر نفوذ می کند. سپس مقدار سختی راکول مطابق شکل استاندارد محاسبه می شود.

سه روش عمومی آزمون سختی Rockwell که در مورد پلاستیک ها کاربرد بیشتری دارند شامل Rockwell E، Rockwell R و Rockwell M می شوند که در جدول زیر جزئیات مربوط به این روشها قابل مشاهده است.

روشهای مختلف اندازه گیری سختی Rockwell

نام روش اعمال بار کم (kg) اعمال بار زیاد  (kg) قطر گلوله  (in) قطر گلوله  (mm)
R ۱۰ ۶۰ ۰٫۵ ۱۲٫۷
L ۱۰ ۶۰ ۰٫۲۵ ۶٫۳۵
M ۱۰ ۱۰۰ ۰٫۲۵ ۶٫۳۵
E ۱۰ ۱۰۰ ۰٫۱۲۵ ۳٫۱۷۵
K ۱۰ ۱۵۰ ۰٫۱۲۵ ۳٫۱۷۵

آزمون سختی Rockwell

۲- آزمون سختی Shore Durometer

رایج ترین روش اندازه گیری سختی مواد روش Shore Durometer است. این روش خود به دو نوع مختلف Shore A و Shore D تقسیم می شود که در آنها به ترتیب یک سوزن به شکل مخروط ناقص و یک سوزن به شکل مخروط با نوک کروی شکل نقش جسم نفوذ کننده را ایفا می کنند. آزمون Shore A برای تعیین سختی لاستیک های نرم و پلاستیک های خیلی نرم مانند PVC نرم شده به کار می رود.

بنابراین برای اندازه گیری سختی پلی استایرن ها کاربرد چندانی ندارد و از آزمون Shore D برای این دسته از مواد و نیز پلاستیک های سخت استفاده می شود. این آزمون طبق استانداردهای ASTM D2240 یا ISO 868 انجام می شود. در هر دو استاندارد نیرو توسط وزنه و یک فنر اعمال می شود و عمق فرو رفتگی نیز معیاری برای سنجش سختی است.

یکی از مزیت های این روش، قابل حمل بودن تجهیزات این آزمون به دلیل کوچک بودن دستگاه آن است. تجهیزات مورد نیاز این آزمون شامل دستگاه تعیین سختی Shore و  یا سختی سنجShore ، پایه نگهدارنده تجهیز و نمونه HIPS، کرنومتر و وزنه های مناسب برای اعمال نیرو می باشند.

ضخامت نمونه HIPS مطابق استاندارد ISO باید حداقل ۴ میلی متر و مطابق استاندارد ASTM باید حداقل ۶ میلی متر باشد. برای اندازه گیری سختی نمونه HIPS باید بر روی سطح افقی سخت دستگاه که برای این کار تعبیه شده است، قرار داده شود. سختی سنج نیز در یک موقعیت عمودی به طوری که از لبه های نمونه حداقل ۹ میلی متر فاصله داشته باشد، قرار می گیرد.

پایه فشار دهنده به سرعت ولی بدون آنکه ضربه ای وارد کند بالا می رود تا شاخص (سوزن سختی Shore) بر روی نمونه قرار گیرد و فشار کافی را اعمال کند. پس از ۱۵ ثانیه عدد سختیShore پلیمر را قابل خواندن است. بسته به مشخصات فنی یا استاندارد ویژگی محصول می توان عدد سختی لحظه ای را نیز ۱ ثانیه پس از تماس کامل و ایجاد فشار مناسب قرائت کرد.

برای رسیدن به مقدار قابل قبولی از سختی بر طبق این استاندارد، باید ۵ اندازه گیری مختلف که فاصله آنها از هم حداقل ۶ میلی متر باشد، انجام و میانگین آنها را گزارش شود.

آزمون سختی Shore Durometer

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سه × سه =