Ugrás a tartalomhoz

Műanyagok kémiája és technológiája

Miskolczi Norbert (2012)

Pannon Egyetem

Szilárdsági jellemzők

Szilárdsági jellemzők

Szakítószilárdság

A szakítószilárdság az anyagnak a húzóerővel szembeni ellenállását jellemzi. A szakítóvizsgálat során a próbatestet a hosszirányú főtengelye mentén állandó sebességgel addig húzzuk, amíg a próbatest szétszakad, vagy a feszültség (terhelés), illetve a hosszváltozás (nyúlás) elér egy előre meghatározott értéket. Ezen eljárás során a próbatestre ható erőt és a nyúlást mérik. A szakítószilárdság mértékegysége N/mm2.

A húzófeszültség a mérőhosszon belüli, az eredeti keresztmetszetre vonatkoztatott húzóerő, amelyet a próbatest bármely adott pillanatban elvisel. A húzófeszültség megfolyáskor értelmezett értéke a folyáshatár amely az az első feszültség, ahol a nyúlás a feszültség növekedése nélkül növekszik. Ez kisebb lehet, mint az elérhető legnagyobb feszültség. A szakítószilárdság, az a húzófeszültség, amelynél a próbatest elszakad. A húzószilárdság, a legnagyobb húzófeszültség, amelyet a próbatest még elvisel a húzóvizsgálat során. A nyúlás a hosszúság megnövekedése az eredeti mérőhosszhoz viszonyítva. A húzási rugalmassági modulus a húzófeszültség-különbségnek nyúláskülönbségre vonatkoztatott viszonyszáma. Húzóvizsgálatkor, a szakadás pillanatában mért nyúlás és a kiindulási mérési hossz hányadosa a szakadási nyúlás. Rideg műanyagoknál a szakadási nyúlás értéke mindössze néhány százalék, a szívós műanyagok nyúlása viszont akár 100-200% feletti is lehet. Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbéket az 4.3.ábra mutat.

4.2. ábra - Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék

4.3. ábra: Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék


A műanyagok szakítószilárdság-értékei igen széles tartományban helyezkednek el. A kis sűrűségű polietilén szakítószilárdsága 10-15 MPa, míg például az üvegszálas műszaki műanyagoké 80-100 MPa, vagy például a réteget műanyagoké elérheti a 200-280 MPa-t is.

Nyomószilárdság

A nyomószilárdság a húzóterhelésse1 ellentétes irányú nyomóterhelésnek alávetett test eltöréséhez szükséges nyomóerő és a test eredeti keresztmetszetének hányadosa; mértékegysége N/mm2. A nyomóvizsgálatok során is számos kitüntetett értéket lehet megfigyelni. A nyomófeszültség megfolyáskor az első feszültség, amelynél az alakváltozás a feszültség növekedése nélkül növekszik; ez kisebb lehet, mint az elérhető legnagyobb feszültség. Nyomószilárdság a legnagyobb nyomófeszültség, amelyet a próbatest elvisel a nyomóvizsgálat során. Nyomási modulus a nyomófeszültség különbségnek az alakváltozás-különbségre vonatkoztatott viszonyszáma. A nyomószilárdság értéke általában nagyobb, mint a szakítási szilárdság. Különböző anyagok nyomóvizsgálata során felvett terhelés-alakváltozás görbéket az 4.4.ábra mutat.

4.3. ábra - Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék

4.4. ábra: Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék


Hajlítószilárdság

A hajlítószilárdság az anyagnak az a tulajdonsága, mely a húzó- és nyomóerő kombinált hatásával szembeni ellenállását jellemzi, mértékegysége N/mm2 jele. Jellemző módon az értéke általában a szakítószilárdság és nyomószilárdság között van. A hajlításra igénybe vett próbatesten a húzó- és nyomófeszültségek egy időben hatnak. Különböző anyagok hajlítóvizsgálata során felvett terhelés-alakváltozás görbéket az 4.5.ábra mutat. Az 4.6.ábra pedig az egyik jellegzetes un. három pontos hajlítóvizsgálat során alkalmazott alátámasztásokat és terhelési pontokat szemlélteti.

4.4. ábra - Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék

4.5. ábra: Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék


4.5. ábra - Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék

4.6. ábra: Különböző anyagok húzóvizsgálata során felvett szakítógörbék


Ütvehajlítószilárdság

A műanyagok dinamikus igénybevétellel szembeni viselkedését leginkább az un. ütővizsgálattal jellemezik. Erre a célra leginkább a Charpy-vizsgálatot alkalmazzák. Ennek során a vízszintes rúdként, a végeihez közel alátámasztott próbatestet egy ütőtest (kalapács) egyetlen ütéssel megüti a tartók között félúton lévő ütésvonalban, és meghajlítja nagy, névlegesen állandó sebességgel. A meghatározás során a próbatest keresztmetszetére vonatkoztatott fajlagos ütőmunkát határozzák meg. Mértékegysége kJ/m2. A hornyolt próbatest alkalmazásakor az ütés vonala közvetlenül szemben van az egyetlen bemetszéssel. A hornyolásra azért van szükség, mert az ilyen próbatesten kapott mérési eredmények jobb tájékoztatást adnak a műanyagok ütésállóságára, mint a hornyolatlan próbatesteken mért adatok.

Keménység

A keménységmérést sokféle szempont szerint osztályozhatjuk: alakváltozás létrehozásával mérő (v. klasszikus) eljárások, az alakváltozás előidézésének módja szerint, a külső behatásra bekövetkezett alakváltozás mérésének módja szerint, a vizsgálatra kiválasztott felületelem szerint, a vizsgálat lefolytatásának hőmérséklete szerint, a mérőkészülék kivitelét tekintve stb.

A szúrószerszámmal végzett keménységmérés esetében a terhelő erő megszűnte után a mintában hátrahagyott lenyomatot értékeljük. Ez alól ugyanakkor kivételt képeznek az egyéb fizikai hatások, pl. az ultrahangterjedés mérésen alapuló vizsgálati módszerek. A különböző, néha eltérő fizikai hatásokon alapuló keménységmérési eljárások mérőszámai csak korlátozott módon, bizonyos megszorítások figyelembevételével hasonlíthatók össze.