همه چیز درباره دمای تغییر شکل خمشی تحت بار HDT

دمای تغییر شکل خمشی تحت بار HDT چیست

موارد استفاده و اهمیت دمای HDT 

مقایسه دمای نقطه نرمی وایکات و دمای تغییر شکل خمشی HDT

مقایسه دمای انتقال شیشه ای و دمای تغییر شکل خمشی HDT

پارامترهای تاثیر گذار بر دمای تغییر شکل خمشی HDT

استاندارد و روش اندازه گیری HDT

مقادیرHDT پلاستیک های پر کاربرد در تنش خمشی 0/46 مگا پاسکال

خرید دستگاه اندازه گیری HDT

تست HDT که یک نوع دمای نرم شدگی پلیمر است نشان دهنده دمایی است که نمادی از مقاومت پلیمر است زمانی که تحت یک بار خمشی قرار گرفته و دمایش بالا می رود. درواقع دمای HDT یا دمای تغییر شکل خمشی تحت بار یک پلیمر معیاری از پایداری حرارتی یا مقاومت حرارتی پلیمر تحت بار یا خزش اعمالی بر نمونه است.

اندازه گیری HDT معمولا با یک دستگاه تست HDT یا دستگاه تست HDT VICAT اجام می پذیرد که در ادامه به شرح آن پرداخته ایم. البته جهت مشاوره و خرید دستگاه تست HDT می توانید با پلیمرما تماس بگیرید و یا به فروشگاه ما مراجعه فرمایید. 

دمای HDT درواقع دمایی است که با رسیدن به آن نمونه ای که تحت بار ثابتی (خزش) قرار دارد به حدود مقدار 0/25 میلیمتر خم می شود.

دمای HDT معیاری از سفتی نمونه با افزایش دما می باشد.

موارد استفاده و اهمیت دمای HDT:

• تحلیل مواد برای استفاده در فرایند تزریق
• تحلیل استفاده از مواد در کاربرد های حرارتی
• یک فاکتور مهم در مقایسه مواد و گرید های مختلف
• استفاده در طراحی محصول، مهندسی و ساخت محصول
• هرچه دمای HDT بالاتر باشد، بدین معناست که در فرایند قالب گیری تزریقی، فرایند تزریق سرعت بالاتری خواهد داشت.

مقایسه دمای نقطه نرمی وایکات (ویکات) VST و دمای تغییر شکل خمشی HDT

آزمون وایکات یا ویکات برای معرفی دمایی است که در آن یک سوزن (سوزن ویکات) با ابعاد مشخص قادر است به اندازه ثابتی در آزمونه نفوذ کند. در مقایسه با آزمون HDT، وایکات دمایی را نشان می دهد که نمونه فرم پایدار خود را از دست می دهد و نرم می شود. در حالی که HDT دمایی را نشان می دهد که نمونه توانایی تحمل بار خود را از دست می دهد. نقطه نرمی وایکات مقادیر بالاتری نسبت به HDT دارد و به نقطه ذوب یا نرم شدگی ماده نزدیک تر خواهد بود.

مقایسه دمای تغییر شکل خمشی HDT و دمای انتقال شیشه ای Tg

دمای انتقال شیشه ای دمایی است که در آن بخش بلوری یا نیمه بلورین  پلیمر حالت کشسانی پیدا کرده و از یک ساختار منظم به یک ساختار بی شکل تبدیل می شود. و از آن جا که وابستگی زیادی به ساختار پلیمر و مورفولوژی آن دارد، خیلی تحت تاثیر افزودنی ها و پرکننده ها قرار نمی گیرد. و ممکن است یک ماده با توجه به ساختتار و فاز بلوری آن دارای چند دمای انتقال شیشه ای باشد. در حالی که دمای HDT بیانگر رفتار ماده در حین تنش در دمای بالا می باشد و هر ماده تنها می تواند یک دمای HDT یا دمای تغیر شکل خمشی داشته باشد.

پارامترهای تاثیر گذار بر دمای تغییر شکل خمشی HDT

• شرایط اکستروژن: آرایش یافتگی بالاتر منجر به بالا رفتن دمای HDT می شود.
• مورفولوژی: بلورینگی بالاتر به معنای دمای HDT بالاتر خواهد بود
• مدار پرکننده یا فیلر:هرچه مقدار پرکننده یا فیلر بیشتر باشد، مقدار دمای HDT بالاتر خواهد بود.

استاندارد و روش اندازه گیری دمای HDT

استاندارد های مرجع: ملی 2و1-6845، ISO 75-1,2، ASTM D648

استانداردهایی که در بالا به آن ها اشاره شد برای تعیین دمای HDT پلاستیک ها به کار می روند. در همه ی این استاندارد ها روش کلی آزمون یکسان می باشد، ولی تفاوت هایی کوچکی بین استاندارد ملی و ایزو با استاندارد ASTM D648 می باشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

کلیت تست HDT بدین شرح است که نمونه با ابعاد معینی برش داده شده، تحت خمش سه نقطه ای زیر دستگاه قرار می گیرد.

دستگاه مورد استفاده برای اندازه گیری دمای HDT یک پلیمر یا محصول پلیمری معمولا به علت ویژگی های مشابه با دستگاه اندازه گیری دمای نقطه نرمی ویکات VST توامان طراحی می شود و برای خرید در دسترس می باشد. در این دستگاه نیز از روغن سیلیکون برای افزایش دما استفاده می کنند، سیستم اعمال بار نیز یکسان با دستگاه وایکات می باشد.

برای خرید دستگاه HDT و دستگاه نقطه نرمی وایکات VST به فروشگاه (کلیک) مراجعه کنید. 

وزنه اعمالی به نمونه مطابق محاسباتی که در ادامه به آن اشاره خواهد شد تنظیم می شود و دمای نمونه تا رسیدن به انحراف حدود 0/25 میلیمتر افزایش می یابد. دمایی که به این تغییرشکل رسیدیم، به عنوان دمای HDT ثبت می شود.

در استاندارد ملی 6845 و ISO 75 نمونه به صورت تخت (flatwise) وبا ابعاد زیر مورد آزمون قرار می گیرد:

طول آزمونه l: 80 میلیمتر، عرض آزمونه b: 10 میلیمتر، ضخامت h: 4 میلیمتر

حداقل 2 آزمونه باید آزمون شوند و میانیگین آن ها گزارش شود.

محاسبه نیروی اعمالی:

زیگما در این رابطه، تنش خمشی است که مطابق مشخصات فنی یا استاندارد ویژگی به آن اشاره شده است. این تنش معمولا  0/45 یا 1/8 مگاپاسکال می باشد. همچنین L فاصله دو تکیه گاهی است که نمونه مورد نظر برای تعیین دمای HDT بر روی آن قرار دارد که مطابق استاندارد ملی و ایزو برابر 64 میلیمتر باید قرار داده شود.

با جایگزاری مقدار تنش بر حسب مگا پاسکال، و ابعاد نمونه و تکیه گاه بر حسب میلیمتر، نیرویی که باید در این آزمون بر نمونه وارد شود بر حسب نیوتن محاسبه می شود.

با تقسیم مقدار نیروی به دست آمده بر 9/81 مقدار وزنه اعمالی در تست HDT بر حسب کیلوگرم به دست می آید.

دقت کنید که وزن میله و هر آنچه توسط دستگاه تست HDT بر نمونه وارد می شود به اضافه وزنه اضافه شده باید مقداری باشد که شما از رابطه بالا به دست می آورید.

یعنی شرکت سازنده دستگاه تست HDT باید وزن تمامی شفت و ... روی آزمونه را کالیبره و در اختیار شما قرار دهد و یا از مراکز کالیبراسیون کمک بگیرید. 

تا به حال، ابعاد آزمونه را متوجه شدیم، همچنین با توجه به تنش خمشی مندرج در مشخصات فنی متوجه شدیم که باید چه نیرویی به نمونه اعمال کنیم. نکته بعدی این است که نمونه دقیقا تا چه مقداری باید خم شود و افزایش دما در نمونه با چه سرعتی انجام شود تا آزمون HDT درست انجام پذیرد؟

افزایش دما در همه استاندارد های اندازه گیری دمای HDT  یکسان است و باید با سرعت 120 درجه بر ساعت انجام بپذیرد.

مقدار خم شدن نمونه تحت تست HDT نیز از رابطه زیر به دست می آید:

مقدار دلتا اپسیلون در این رابطه مطابق استاندارد ملی 6845  و ISO 75 باید 0/2 درصد قرار داده شود تا مقدار جابجایی مورد نظر به دست آید.

یعنی ما در این آزمون وزنه محاسبه شده را بر نمونه اعمال می کنیم، دما را با سرعت 120 درجه بر ساعت افزایش می دهیم و آنقدر ادامه می دهیم تا به مقدار جابجایی که از رابطه بالا آمد برسد. دمایی که به این جابجایی رسیدیم را به عنوان دمای HDT گزارش می دهیم.

در استاندارد ASTM D648 نیز کلیت آزمون به همین شکل است با این تفاوت ها که نمونه به صورت لبه ای (Edge wise) در دستگاه قرار می گیرد.

در این استاندارد، ابعاد نمونه :طول آزمونه: طول تکیه گاه به علاوه 12/7 میلیمتر، پهنای نمونه: بین 3 تا 13 میلیمتر، ضخامت نمونه 12/7 میلمیتر. فاصله بین تکیه گاه ها: 100 میلیمتر

نکته حائز اهمیت این است که در این استاندارد دما باید تا رسیدن به مقدار ثابت 0/25 میلیمتر افزایش یابد و در واقع مقدار خمش آزمونه نیاز به محاسبه ندارد و باید مقدار ثابت 0/25 میلیمتر درنظر گرفته شود.

همه چیز درباره آزمون نقطه نرمی وایکات را اینجا بخوانید

مقادیر HDT پلاستیک های پر کاربرد در تنش خمشی 0/46 مگا پاسکال

برای خرید دستگاه اندازه گیری تغییر شکل خمشی تحت بار HDT و دمای نقطه نرمی وایکات VICAT به فروشگاه مراجعه کنید. 

برای آموزش نحوه کار با دستگاه اندازه گیری HDT و دستگاه نقطه نرمی وایکات VICAT و همچنین را اندازی آنها به بخش آموزش مراجعه فرمایید یا با تماس بگیرید.