اصل آزمون و هندسه خمش
آزمون EN 1109، مقاومت ورقهای عایق رطوبتی قیری را در برابر ترکخوردگی هنگام قرار گرفتن در معرض خمش کنترلشده در دمای پایین تعیین میکند.
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، سیستم خمش از دو استوانه ثابت و غیرچرخان تشکیل میشود که در بالای یک سنبه خمشِ دارای حرکت عمودی قرار گرفتهاند. نمونه آزمون در ابتدا بهصورت افقی بین این اجزا قرار میگیرد و بهطور کامل در مایع خنککننده با دمای کنترلشده غوطهور میشود.
اجزای اصلی خمش عبارتاند از:
- دو استوانه ثابت: Ø20 ± 0.1 mm
- سنبه خمش متحرک: Ø30 ± 0.1 mm
- فاصله قابل تنظیم بین استوانههای ثابت
- حرکت عمودی سنبه
- حسگر دما که تقریباً در تراز نمونه آزمون قرار گرفته است
- مجموعه کامل خمش غوطهور در مایع خنککننده
در ابتدای آزمون، سنبه خمش در زیر نمونه آزمون قرار دارد. در طول آزمون، سنبه بهصورت عمودی به سمت بالا حرکت کرده و با سطح زیرین نمونه آزمون تماس پیدا میکند. ادامه حرکت رو به بالا، نمونه آزمون را بین دو استوانه ثابت فشرده کرده و بهتدریج آن را به دور سنبه Ø30 mm میپیچاند.
در پایان حرکت، نمونه آزمون تقریباً به اندازه 180° خم شده است.
پیکربندی نشاندادهشده در شکل 1 استاندارد اهمیت ویژهای دارد، زیرا آزمون صرفاً یک آزمون خمش آزاد نیست. قطرهای مشخصشده برای استوانهها و سنبه، فاصله، میزان جابهجایی و سرعت، هندسهای تکرارپذیر برای خمش ایجاد میکنند و بنابراین بخشی از شرایط کنترلشده آزمون هستند.
تنظیم مجموعه خمش
پیش از آغاز یک سری آزمون، فاصله بین دو استوانه ثابت باید متناسب با ضخامت واقعی نمونه آزمون تنظیم شود.
طبق EN 1109، فاصله a نشاندادهشده در شکل 1 تقریباً به مقدار زیر تنظیم میشود:
a = 32 mm + ضخامت نمونه آزمون
این تنظیم اهمیت دارد، زیرا نمونههای آزمون با ضخامتهای مختلف برای حفظ هندسه موردنظر خمش، به فاصلههای متفاوتی بین استوانهها نیاز دارند.
پس از تنظیم، مکانیزم کامل خمش در حمام مبرد قرار میگیرد. قسمت بالایی استوانههای ثابت باید تقریباً در موقعیت زیر قرار داشته باشد:
10 mm پایینتر از سطح مایع خنککننده
پیش از قرار دادن نمونه آزمون برای آزمون، سنبه خمش باید در پایینترین موقعیت خود قرار داشته باشد.
کنترل دما در محل نمونه آزمون
کل فرایند خمش در حالی انجام میشود که نمونه آزمون و مکانیزم خمش در مایع خنککننده غوطهور هستند.
حمام ترموستاتیک باید قابلیت کار در محدوده زیر را داشته باشد:
+20°C تا −40°C
با کنترل دما تا نزدیکترین مقدار:
0.5°C
EN 1109 همچنین به یک دستگاه اندازهگیری دمای مجزا نیاز دارد که قابلیت اندازهگیری با دقت 0.5°C را داشته باشد.
حسگر دما نباید بهصورت تصادفی در حمام قرار گیرد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، این حسگر در محیط آزمون و تقریباً در همان تراز عمودی نمونه آزمون قرار میگیرد.
این آرایش امکان بررسی دمای واقعی مایع خنککننده در ناحیه بلافصل آزمون را فراهم میکند و از اتکا به دمای نمایشدادهشده توسط کنترلر سیستم سرمایش جلوگیری میکند.
آمادهسازی نمونه آزمون
نمونه آزمون استاندارد دارای ابعاد زیر است:
140 ± 1 mm × 50 ± 1 mm
نمونههای آزمون بهصورت یکنواخت از عرض ورق عایق رطوبتی برداشته میشوند و جهت طولی هر نمونه آزمون با جهت تولید ورق مطابقت دارد.
نمونههای آزمون نباید از فاصله تقریباً زیر نسبت به لبههای ورق برداشته شوند:
150 mm از لبههای ورق
هر نمونه آزمون بهصورت متوالی و از یک لبه ورق شروع شده، شمارهگذاری میشود و سطوح رویی و زیرین آن مشخص میشوند.
در صورت وجود فیلم محافظ جداشدنی، این فیلم باید پیش از آزمون و بدون آسیب رساندن به پوشش قیری جدا شود.
استاندارد، جدا کردن فیلم را با استفاده از نوار چسب و پس از سرد کردن نمونه آزمون شرح میدهد. در روش جایگزین میتوان از هوای فشرده با مشخصات تقریبی زیر استفاده کرد:
- حداکثر فشار: 5 bar
- قطر نازل: تقریباً 0.5 mm
اگر این روشها قادر به جدا کردن فیلم نباشند، میتوان از شعله گاز فقط برای حداقل زمان لازم جهت از بین بردن فیلم استفاده کرد؛ بهگونهای که نمونه آزمون از جهات دیگر آسیب نبیند.
پیششرطیسازی پیش از قرارگیری در دمای پایین
پس از آمادهسازی، نمونههای آزمون حداقل به مدت زیر شرطی میشوند:
4 hours at 23 ± 2°C
نمونههای آزمون روی یک تکیهگاه صاف قرار میگیرند و نباید با یکدیگر تماس داشته باشند.
همچنین نباید به سطح تکیهگاه بچسبند. در صورت نیاز میتوان بین نمونه آزمون و تکیهگاه از کاغذ سیلیکونیزه استفاده کرد.
دانههای شل سطحی باید پیش از آزمون با دست و با دقت جدا شوند.
شرطیسازی در حمام سرمایش
پیش از وارد کردن نمونههای آزمون، دمای مایع خنککننده به دمای موردنیاز آزمون رسانده میشود.
پس از رسیدن دما به مقدار مشخصشده با دقت 0.5°C، نمونههای آزمون در نگهدارندههای مناسب و تقریباً همارتفاع با استوانههای ثابت قرار داده میشوند.
نگهدارندهها باید:
- نمونههای آزمون را صاف نگه دارند؛
- غوطهوری کامل را حفظ کنند؛
- از تماس غیرضروری بین نمونههای آزمون جلوگیری کنند؛
- امکان گردش آزاد مایع خنککننده در اطراف نمونههای آزمون را فراهم کنند.
وارد کردن نمونههای آزمون میتواند بهطور موقت دمای حمام را افزایش دهد. بنابراین زمان شرطیسازی تعیینشده، صرفاً بلافاصله پس از وارد کردن نمونه آزمون آغاز نمیشود.
نمونههای آزمون به مدت زیر شرطی میشوند:
1 h ± 5 min
این زمان از لحظهای محاسبه میشود که دمای مایع خنککننده به دمای مشخصشده آزمون بازگشته باشد.
این جزئیات برای تکرارپذیری اهمیت دارد، زیرا همه نمونههای آزمون باید پیش از خمش، اساساً شرایط حرارتی یکسانی را تجربه کنند.
آزمون سطوح رویی و زیرین
آزمون انعطافپذیری برای دو سطح ورق عایق رطوبتی بهصورت جداگانه انجام میشود.
برای یک دمای آزمون مشخص، دو سری نمونه آماده میشود:
5 نمونه آزمون برای سطح رویی + 5 نمونه آزمون برای سطح زیرین
بنابراین، ارزیابی کامل در یک دمای مشخص معمولاً شامل 10 نمونه آزمون است.
در هر آزمون، نمونه آزمون بهصورت متوالی بین سنبه خمش و دو استوانه ثابت قرار میگیرد؛ بهگونهای که سطح مورد ارزیابی رو به بالا باشد.
این جهتگیری ضروری است، زیرا سطوح رویی و زیرین ورق قیری ممکن است دارای پوششها، پرداختهای سطحی یا آرایشهای ساختاری متفاوتی باشند و در نتیجه رفتار خمشی متفاوتی در دمای پایین نشان دهند.
توالی خمش کنترلشده
پس از قرارگیری صحیح نمونه آزمون شرطیشده، چرخه خمش آغاز میشود.
سنبه Ø30 mm از زیر نمونه آزمون و با سرعت اسمی زیر به سمت بالا حرکت میکند:
360 mm/min
در سراسر عملیات خمش، سرعت واقعی حرکت باید در محدوده زیر باقی بماند:
360 ± 40 mm/min
سنبه در حال حرکت ابتدا با سطح زیرین نمونه آزمون تماس پیدا میکند و سپس نمونه آزمون را بین دو استوانه ثابت Ø20 mm به سمت بالا میراند.
با ادامه حرکت سنبه به سمت بالا، نمونه آزمون بهتدریج با سطح استوانهای سنبه منطبق میشود.
حرکت تا رسیدن سنبه به موقعیت زیر ادامه مییابد:
30 ± 1 mm بالاتر از استوانههای ثابت
در این موقعیت، نمونه آزمون تقریباً به اندازه 180° خم شده و به پیکربندی نهایی نشاندادهشده در شکل 1(b) استاندارد EN 1109 میرسد.
برای محدود کردن حرکت و ایجاد موقعیت نهایی تکرارپذیر خمش، استفاده از کلیدهای محدودکننده مناسب ضروری است.
سطح مایع خنککننده هنگام خمش
نمونه آزمون باید در تمام طول آزمون بهدرستی غوطهور باقی بماند.
هنگام حرکت سنبه به سمت بالا، جابهجایی نمونه آزمون و مکانیزم میتواند بر سطح مایع خنککننده اثر بگذارد. بنابراین EN 1109 الزام میکند که سطح نمونه آزمون به اندازه کافی پایینتر از سطح مایع خنککننده باقی بماند.
در صورت نیاز، سطح مایع باید متناسب با آن تنظیم شود.
این کار تضمین میکند که نمونه آزمون در حین عملیات واقعی خمش، ناخواسته در معرض هوای گرمتر محیط قرار نگیرد.
زمان بین خمش و بازرسی ترک
پس از تکمیل چرخه خمش، بازرسی باید بهسرعت انجام شود.
نمونه آزمون باید در زمان زیر بررسی شود:
حداکثر 10 ثانیه پس از تکمیل خمش
این فاصله زمانی کوتاه، تغییرات وضعیت نمونه آزمون ناشی از گرم شدن پس از خارج شدن از محیط دمای پایین را به حداقل میرساند.
نمونه آزمون در برابر یک منبع نور مناسب و با استفاده از چشم غیرمسلح بررسی میشود. در صورت نیاز میتوان از ابزارهای نوری کمکی نیز استفاده کرد.
تعریف شکست / ترک
تصمیمگیری درباره پذیرش بر اساس وجود یا عدم وجود ترک در پوشش آزمونشده انجام میشود.
در مورد ورق قیری مسلح، زمانی ترک وجود دارد که یک یا چند شکاف در پوشش تا محل مسلحکننده امتداد پیدا کند.
در مورد ورق غیرمسلح، شکاف باید بهطور کامل از ضخامت ورق عبور کند.
بنابراین، آثار سطحی جزئی که با تعریف ترک در استاندارد مطابقت ندارند، نباید بهطور خودکار بهعنوان شکست طبقهبندی شوند.
توالی آزمون در یک دمای مشخص
برای هر سطح، هر پنج نمونه آزمون باید بهصورت متوالی و تحت شرایط کنترلشده یکسان آزمون شوند.
در صورت امکان و با توجه به ابعاد دستگاه، EN 1109 اجازه میدهد چند نمونه آزمون بهطور همزمان آزمون شوند.
این توالی را میتوان بهصورت زیر خلاصه کرد:
1. آمادهسازی نمونههای آزمون → 2. پیششرطیسازی در 23 ± 2°C → 3. پایدارسازی مایع خنککننده → 4. غوطهور کردن نمونههای آزمون → 5. شرطیسازی به مدت 1 h ± 5 min پس از بازیابی دما → 6. قرار دادن نمونه آزمون → 7. خمش با سرعت 360 ± 40 mm/min → 8. توقف در 30 ± 1 mm بالاتر از استوانهها → 9. بازرسی حداکثر در 10 s → 10. ثبت نتیجه ترکدار/بدون ترک
معیارهای پذیرش
در یک دمای مشخص، آزمون یک سطح زمانی قبولشده محسوب میشود که:
حداقل 4 نمونه از 5 نمونه آزمون بدون ترک باشند.
نتایج سطوح رویی و زیرین بهصورت مستقل ارزیابی و گزارش میشوند.
در نتیجه، یک محصول ممکن است در دو سطح خود رفتار انعطافپذیری متفاوتی در دمای پایین نشان دهد.
تعیین دمای خمش سرد
EN 1109 همچنین روشی نظاممند برای تعیین دمای حدی خمش سرد، در شرایطی که این مقدار از پیش مشخص نیست، ارائه میدهد.
مرحله 1 – محدوده اولیه دما
ابتدا محدوده تقریبی دما با استفاده از نمونههای آزمون منفرد تعیین میشود.
آزمون در فواصل دمایی زیر انجام میشود:
6°C
و از دمای خمش سرد مورد انتظار آغاز میشود.
بنابراین دماهای انتخابشده برای آزمون، مضربهایی از 6°C هستند؛ برای مثال:
−12°C، −18°C، −24°C و غیره
این مرحله اولیه، محدوده دماییای را مشخص میکند که در آن گذار از رفتار خمشی قابلقبول به رفتار غیرقابلقبول رخ میدهد.
مرحله 2 – تعیین دقیق
پس از تعیین محدوده تقریبی، تعیین دقیقتر با استفاده از سریهای پنجتایی نمونه آزمون انجام میشود.
آزمون از بالاترین دما در محدوده شناساییشده آغاز میشود.
سپس دما با گامهای زیر کاهش مییابد:
2°C
در هر دما، یک سری جدید آزمون میشود.
این کاهش مرحلهبهمرحله ادامه مییابد تا نخستین دمایی که در آن شرایط زیر حاصل شود، به دست آید:
دو نمونه آزمون یا بیشتر از پنج نمونه، ترک نشان دهند.
گام دمایی قبلی، یعنی دمای 2°C بالاتر که در آن حداقل چهار نمونه آزمون بدون ترک بودند، بهعنوان دمای خمش سرد تعیین میشود.
نمونهای از منطق ارزیابی
اگر نتایج بهصورت زیر باشند:
−18°C → 5/5 بدون ترک
−20°C → 4/5 بدون ترک
−22°C → 3/5 بدون ترک
دمای خمش سرد گزارششده برابر خواهد بود با:
−20°C
زیرا −22°C نخستین دمایی است که در آن حداقل دو نمونه آزمون مردود میشوند، درحالیکه در دمای قبلی، حداقل چهار نمونه از پنج نمونه آزمون با موفقیت قبول شدهاند.
سطوح رویی و زیرین بهصورت جداگانه ارزیابی میشوند و بنابراین ممکن است دماهای خمش سرد گزارششده متفاوتی داشته باشند.
پارامترهای بحرانی آزمون
برای انجام قابلاعتماد آزمون طبق EN 1109، پارامترهای زیر مستقیماً بر شرایط آزمون اثر میگذارند و بنابراین باید کنترل شوند:
| پارامتر | الزام EN 1109 |
|---|---|
| قطر استوانه ثابت | 20 ± 0.1 mm |
| قطر سنبه خمش | 30 ± 0.1 mm |
| فاصله استوانهها | تقریباً 32 mm + ضخامت نمونه آزمون |
| محدوده حمام سرمایش | +20°C تا −40°C |
| تفکیکپذیری/کنترل دما | 0.5°C |
| ابعاد نمونه آزمون | 140 ± 1 × 50 ± 1 mm |
| پیششرطیسازی | ≥ 4 h در 23 ± 2°C |
| شرطیسازی در دمای پایین | 1 h ± 5 min پس از بازیابی دما |
| سرعت حرکت سنبه | 360 ± 40 mm/min |
| موقعیت نهایی سنبه | 30 ± 1 mm بالاتر از استوانههای ثابت |
| زاویه تقریبی خمش | 180° |
| زمان بازرسی | حداکثر 10 s پس از خمش |
| نمونههای آزمون برای هر سطح آزمونشده | 5 |
| معیار پذیرش | حداقل 4 نمونه از 5 نمونه بدون ترک |
| فاصله دمایی اولیه | 6°C |
| فاصله تعیین نهایی | 2°C |
الزامات عملکردی دستگاه آزمون
از دیدگاه طراحی تجهیزات، انطباق با روش آزمون EN 1109 تنها به دستیابی به دمای پایین محدود نمیشود.
دستگاه باید شرایط حرارتی و مکانیکی آزمون مشخصشده را بهصورت کنترلشده و تکرارپذیر ایجاد کند.
بنابراین الزامات عملکردی اصلی شامل موارد زیر است:
- سرمایش پایدار در محدوده موردنیاز +20°C تا −40°C؛
- اندازهگیری دمای واقعی مایع خنککننده در تراز نمونه آزمون؛
- غوطهوری کامل مکانیزم خمش و نمونههای آزمون؛
- هندسه صحیح استوانههای ثابت Ø20 mm؛
- هندسه صحیح سنبه خمش Ø30 mm؛
- فاصله قابل تنظیم استوانهها برای ضخامتهای مختلف ورق؛
- حرکت عمودی کنترلشده سنبه خمش؛
- حفظ سرعت سنبه در مقدار 360 ± 40 mm/min؛
- موقعیت نهایی تکرارپذیر حرکت به اندازه 30 ± 1 mm؛
- کلیدهای محدودکننده مناسب برای حرکت؛
- نگهدارندههای نمونه آزمون که امکان گردش آزاد مایع خنککننده را فراهم کنند؛
- فضای کاری کافی برای قرارگیری صحیح نمونه آزمون؛
- اجرای قابلاعتماد چرخههای خمش تکراری تحت شرایط یکسان.
با کنترل این پارامترها، دستگاه امکان تعیین تکرارپذیر هر دو مورد انعطافپذیری در یک دمای پایین مشخص و دمای خمش سرد ورقهای عایق رطوبتی قیری را مطابق EN 1109 فراهم میکند.
دستگاه خمش سرد ورقهای قیری مطابق EN 1109
برای تعیین انعطافپذیری و مقاومت ورقهای قیری در برابر ترکخوردگی در دماهای پایین استفاده میشود. همچنین برای تعیین حداقل دمای خمش در محیط سرد به کار میرود.
- ابعاد نمونه آزمون: 50 x 140 mm
- غلتک خمش پایینی نمونه: Ø 30 ± 0.1 mm
- سرعت آزمون: 360 ± 10 mm/min.
- ولتاژ کاری: 220 Volt 50 Hz.
- غلتکهای بالایی (قابل چرخش): Ø 20 ± 0.1 mm
- ورودی هوا: 3 – 6 bar.
- محدوده دما: -20°C تا دمای محیط (محدودههای دیگر بهصورت آپشن)
- تنظیم ضخامت نمونه روی غلتکهای بالایی
- آزمون در حالت غوطهوری نمونهها
- سیستم بالابر پنوماتیک برای خارج کردن دستگاه آزمون از مایع و تسهیل مشاهده
- جنس SS304 برای قطعات در تماس با مایع
- شاسی بیرونی با پوشش پودری الکترواستاتیک
- واحد سرمایش included
- ابعاد داخلی حمام: 298 x 327 x 200 mm