۵ روش پاندولی
۵.۱ دستگاه
۵.۱.۱ کلیات
مقاومت بازگشتی باید بهوسیله دستگاهی اندازهگیری شود که از یک وسیله مکانیکی نوسانی تکدرجهآزادی با ساختار پاندولی و یک نگهدارنده سنگین و محکم برای نمونه آزمون تشکیل شده باشد.
این دو بخش باید بهطور مناسب برای اندازهگیری مقاومت بازگشتی به یکدیگر متصل شوند و هر یک از آنها باید برای تنظیم یا بررسی وسیله نوسانی قابل جداسازی باشد.
باید تمهیداتی برای اندازهگیری بازگشت پاندول، با استفاده از یک مقیاس کالیبرهشده یا سیگنال الکتریکی، فراهم شود.
طرحهای عملی گوناگونی از دستگاه که با این مشخصات مطابقت دارند، موجود است (به پیوستهای B
و C مراجعه شود).
یادداشت ۱ انواع دستگاههایی که برای کار در محدودههای مشخصشده پارامترهای مختلف (در ادامه آمده است) طراحی و بهدرستی کالیبره شدهاند، مقادیر تقریباً یکسانی از مقاومت بازگشتی ارائه میکنند.
ویژگیهای دستگاه و نمونه آزمون مورد ضربه باید در محدودههای مشخصشده زیر قرار داشته باشند:
⎯ قطر فرورونده (D): از 12,45 mm تا 15,05 mm؛
⎯ ضخامت نمونه آزمون (d): (12,5 ± 0,5) mm؛
⎯ جرم ضربهزننده (m): از 0,34 kg تا 0,35 kg؛
⎯ سرعت ضربه (v): از 1,4 m/s تا 2,0 m/s؛
⎯ چگالی ظاهری انرژی کرنش (mv2/Dd2): از 324 kJ/m3 تا 463 kJ/m3.
یادداشت ۲ شرایط و دستگاه مشخصشده در این استاندارد بینالمللی شامل انتخاب یک فرورونده کروی و یک نمونه آزمون تخت است و فرض میشود که اساساً به پارامترهای بنیادی D، d، m و v فهرستشده در بالا وابسته باشند. علاوه بر این، نسبت انرژی ضربه به حجم معادل، یا «چگالی ظاهری انرژی کرنش» (mv2/Dd2)، که تحت فرضیات سادهکننده با کرنش ضربه مرتبط است، باید در محدوده باریک
مشخصشده حفظ شود.
یادداشت ۳ این محدودهها بهگونهای هستند که الزامات روش پاندولی Lüpke (12,5 mm، 12,5 mm، 0,35 kg، 1,4 m/s، 351 kJ/m3) و روش اصلاحشده پاندولی Schob (15,0 mm، 12,5 mm، 0,25 kg، 2 m/s، 427 kJ/m3) را پوشش میدهند.
۵.۱.۲ وسیله نوسانی
وسیله نوسانی باید از یک جسم صلب یا چکش تشکیل شده باشد که به یک سطح کروی فرورونده ختم میشود و بهگونهای نگه داشته میشود که تحت اثر نیروی بازگرداننده، که میتواند ناشی از گرانش باشد یا توسط واکنش الاستیک فنرها یا یک سیم تحت پیچش ایجاد شود، بهصورت خطی یا دایرهای نوسان کند. سرعت سطح کروی فرورونده در نقطه ضربه باید در راستای افقی و عمود بر سطح نمونه آزمون باشد.
۵.۱.۳ سیستم ردیابی حرکت چکش
حرکت چکش باید بهوسیله سیستمی شامل یک عقربه و مقیاس ثابت، یا سیستمی که موقعیت یا سرعت چکش را اندازهگیری و سیگنالهای الکتریکی تولید میکند، ردیابی شود.
برای پاندولهایی که نیروی بازگرداننده آنها ناشی از گرانش است، مقاومت بازگشتی R از رابطه زیر بهدست میآید:
در این نوع دستگاه، استفاده از مقیاس برای اندازهگیری زاویه بازگشت مناسب است.
مقیاس میتواند بهصورت یکنواخت درجهبندی شود یا مستقیماً برحسب واحدهای مقاومت کالیبره شود. برای مقیاسهای یکنواخت درجهبندیشده، برای تعیین مقاومت بازگشتی، به معادلات تبدیل، نمودارها یا جدولها نیز نیاز است.
۵.۱.۴ نگهدارنده نمونه آزمون
نمونه آزمون دیسکیشکل باید در طول آمادهسازی مکانیکی و اندازهگیری مقاومت بازگشتی بهطور محکم نگه داشته شود.
سطحی که پشت نمونه آزمون روی آن قرار میگیرد باید فلزی، تخت، صاف و پرداختشده، عمودی و عمود بر جهت سرعت ضربه باشد.
این صفحه پشتی بخشی از یک سندان است که باید یا آزاد باشد؛ در این صورت جرم آن باید حداقل
۲۰۰ برابر جرم ضربهزننده باشد، یا بهصورت صلب به سامانهای بسیار محکم، مانند سازه بنایی، متصل شده باشد.
هر نوع وسیله نگهدارنده مناسب را میتوان بهکار برد، مشروط بر آنکه مقادیر مقاومت بازگشتی حاصل، بیش از 0,02 (مقاومت بازگشتی مطلق) با مقادیر بهدستآمده از نمونههای آزمونی که به یک صفحه پشتی صلب چسبانده شدهاند، اختلاف نداشته باشند. این موضوع باید با استفاده از یک ترکیب با مقاومت بازگشتی زیاد (تقریباً 0,90) و یک ترکیب با سختی زیاد (تقریباً 85 IRHD) بررسی شود.
نباید هیچگونه مهار جانبی بر نمونه آزمون اعمال شود. باید در اطراف آن حداقل 2 mm فاصله خالی وجود داشته باشد تا هنگام واردشدن ضربه، امکان برآمدهشدن آزادانه آن فراهم شود.
نمونههایی از وسایل نگهدارنده مناسب شامل وسایل نگهدارنده مکشی (با خلأ)، وسایل گیرهای مکانیکی و ترکیبی از این دو هستند. در هر یک از این حالتها، وسیله نگهدارنده نباید موجب تغییرشکل بیش از حد سطح مورد ضربه شود و نباید اجازه جابهجایی یا لغزش را بدهد. یک وسیله گیرهای مکانیکی پیشنهادی از یک حلقه فلزی (به شکل ۱ مراجعه شود) با قطر داخلی 20 mm و قطر خارجی 35 mm تشکیل شده است که میتواند نیرویی برابر با (200 ± 20) N، برای مثال بهوسیله فنرها، بر سطح جلویی نمونه آزمون وارد کند. در این حالت، گوی فرورونده باید در وضعیت استراحت خود وارد مرکز حلقه نگهدارنده شود.
روش پیشنهادی دیگر برای نگهداری نمونه آزمون، مکش از پشت آن است. این روش را میتوان از طریق یک شیار دایرهای با قطر 25 mm و عرض 2 mm اجرا کرد که بهوسیله پمپی تخلیه میشود و فشار مطلق را در حدی بیش از 10 kPa حفظ نمیکند. در این حالت، نیروی اعمالشده توسط حلقه نگهدارنده را میتوان به (150 ± 15) N کاهش داد.
۵.۱.۵ کنترل دما
اگر قرار باشد اندازهگیریها در مجموعهای از دماهای متفاوت از دمای استاندارد آزمایشگاه انجام شوند، میتوان پاندول را در یک آون یا محفظه سرمایش مناسب قرار داد و راهاندازی کرد که مطابق با ISO 23529 کار میکند. در این حالت، عملکرد صحیح دستگاه (به ۵.۱.۶ مراجعه شود) باید در کل محدوده دماهای مورد استفاده بررسی شود.
بهعنوان جایگزین، باید تمهیدات مناسبی برای گرمکردن یا سردکردن نگهدارنده نمونه آزمون با استفاده از سیالات در گردش فراهم شود (به شکل ۲ مراجعه شود). برای اطمینان از احاطه کامل نمونه آزمون با محیط کنترلشده از نظر دما، استفاده از پرده گاز گرم یا سرد روی دهانه جلویی نگهدارنده توصیه میشود.
باید از ترموکوپلها یا ابزارهای دیگر برای اندازهگیری دمای نگهدارنده در موقعیتی تا حد امکان نزدیک به نمونه آزمون استفاده شود.
۵.۱.۶ تنظیم وسیله نوسانی
دستگاه کامل باید بهطور مکرر و با واردکردن ضربه به نمونههای لاستیکی در محدودههای حدی سختی (30 IRHD و 85 IRHD) راهاندازی شود. حرکت دستگاه باید نرم باشد و بهدلیل صلبیت ناکافی قطعات صلب یا نقص در سیستم هدایت، هیچگونه حالت نوسانی کاذب، مانند شلاقزدن یا ارتعاش، در اثر ضربه ایجاد نشود.
برای تنظیم اولیه یا بررسی دورهای، نگهدارنده نمونه آزمون باید از وسیله نوسانی جدا شده و روش زیر اجرا شود (اندازهگیری کاهش لگاریتمی پاندول Lüpke را میتوان حذف کرد، زیرا مشخص است که کاهش لگاریتمی آن کمتر از 0,01 است).
چکش متحرک را وزن کرده و ابعاد آن را اندازهگیری کنید. همچنین فاصله آن از محورهای راهنما یا تکیهگاهها را اندازهگیری کنید تا محاسبات پارامترهای اینرسی انجام شود. بر اساس این اطلاعات، بررسی کنید که جرم ضربهزننده معادل با مشخصات مندرج در ۵.۱.۱ مطابقت داشته باشد و خط اثر ضربه بهگونهای باشد که واکنشهای قابلتوجهی بر محورهای راهنما یا تکیهگاهها ایجاد نکند.
اطمینان حاصل کنید که قطر سطح کروی فرورونده با مشخصات ۵.۱.۱ مطابقت دارد و مساحت سطح کروی فرورونده در همه حالتها از مساحت سطح فرورفته لاستیک در هنگام ضربه بیشتر است. ترجیحاً سطح ضربهزننده باید یک نیمکره کامل باشد.
وسیله نوسانی کامل را آزاد بگذارید تا به وضعیت استراحت خود برسد. اگر از عقربه و مقیاس ثابت استفاده میکنید (به
۵.۱.۳ مراجعه شود)، بررسی کنید که عقربه روی نقطه صفر مقیاس قرار داشته باشد و این نقطه همان موقعیتی باشد که ضربه در آن رخ میدهد.
در این نقطه، گوی فرورونده باید بهصورت افقی حرکت کند.
در صورت لزوم، روش زیر باید برای اصلاح تلفات اصطکاکی اجرا شود. این کار در صورتی که از روش مشاهده سرعتهای ضربه و بازگشت استفاده شود یا بتوان نشان داد که کاهش لگاریتمی کمتر از 0,01 است، ضروری نیست.
۵.۲ نمونههای آزمون
۵.۲.۱ آمادهسازی
نمونههای آزمون باید دارای سطوح تخت، صاف و موازی باشند. این نمونهها باید یا با قالبگیری یا با برش و پرداخت آماده شوند. اگر نمونههای آزمون با برش و پرداخت آماده میشوند، این کار باید مطابق با ISO 23529 انجام شود. نمونهها باید فاقد پارچه و هرگونه تقویتکننده دیگری باشند.
۵.۲.۲ ابعاد
نمونه آزمون استاندارد، دیسکی با ضخامت (12,5 ± 0,5) mm و قطر (29 ± 0,5) mm است. نمونههای آزمون دیگری با ابعاد غیراستاندارد را میتوان برای اندازهگیریهای مقایسهای، با تمهیدات ویژه، بهکار برد (به پیوست A مراجعه شود).
۵.۲.۳ اندازهگیری ابعاد
با استفاده از روش مناسب اندازهگیری که در ISO 23529 شرح داده شده است، بررسی کنید که نمونههای آزمون الزامات ۵.۲.۲ را برآورده میکنند.
۵.۲.۴ تعداد نمونههای آزمون
برای هر ماده، باید دو نمونه آزمون مورد آزمون قرار گیرند.
۵.۲.۵ فاصله زمانی بین شکلدهی و آزمون
نمونهها و نمونههای آزمون باید در فاصله زمانی بین شکلدهی (ولکانش یا قالبگیری) و آزمون، تا حد امکان از نور و گرما محافظت شوند.
برای آزمونهای معمول، حداقل زمان بین شکلدهی و آزمون باید 16 h باشد. در موارد داوری، حداقل زمان باید 72 h باشد.
برای آزمونهای غیرمحصولی، حداکثر زمان بین شکلدهی و آزمون باید چهار هفته باشد و برای ارزیابیهایی که با هدف قابلمقایسهبودن انجام میشوند، آزمونها باید تا حد امکان پس از سپریشدن فاصله زمانی یکسان انجام شوند.
برای آزمونهای محصول، هر زمان که امکانپذیر باشد، زمان بین شکلدهی و آزمون نباید از سه ماه بیشتر شود. در سایر موارد، آزمونها باید حداکثر ظرف دو ماه از تاریخ دریافت محصول توسط خریدار انجام شوند (به ISO 23529 مراجعه شود).
اگر آمادهسازی نمونه آزمون شامل پرداخت باشد، فاصله زمانی بین پرداخت و آزمون نباید کمتر از 3 h و بیشتر از 72 h باشد.
۵.۲.۶ آمادهسازی شرایطی
نمونههای آزمون آمادهشده باید بلافاصله پیش از آزمون، حداقل بهمدت 3 h در یکی از دماهای استاندارد آزمایشگاه مشخصشده در ISO 23529، تحت شرایطدهی قرار گیرند. در هر آزمون یا مجموعه آزمونهایی که با هدف مقایسه انجام میشوند، باید در تمام مدت از یک دمای یکسان استفاده شود.
۵.۳ دمای آزمون
دما یا محدوده دمایی آزمون باید بر اساس ماده مورد آزمون و اطلاعات مورد نیاز انتخاب شود. اولویت باید به دماهای فهرستشده در ISO 23529 داده شود. حدود رواداری دما نباید بیش از ± 1 °C باشد. هنگامی که دمایی مشخص نشده است، باید یک دمای استاندارد آزمایشگاه انتخاب شود.
هرگاه مقاومت بازگشتی با تغییر دما بهسرعت تغییر کند، استفاده از دماهای بیشتر در فواصل نزدیکتر توصیه میشود.
دستگاه آزمون مقاومت بازگشتی | دستگاه آزمون لاستیک
استانداردها
- DIN 53 512
- ISO 4662
- BS 903 Part A8 Method B
- ASTM D7121, Method B
- DIN 13 014
دستگاه آزمون مقاومت بازگشتی:
- برای آزمون الاستومرها و لاستیک مطابق DIN 53512 (الاستومرها و لاستیک)؛ ISO 4662 (لاستیک)؛ BS 903 Part A8 Method B (لاستیک)؛ ASTM D7121 Method B (Schob)
- برای آزمون مواد فومی مطابق DIN 13014 (فوم پلیاتر تشکهای بیمارستانی).
شرح عملکرد
هدف از آزمون الاستومرها و فومها، اندازهگیری ساده و سریع کشسانی ماده است. مادهای که تا 100% کشسان باشد، انرژی اعمالشده را ذخیره کرده و در لحظهای که نیرو دیگر اعمال نمیشود، آن را آزاد میکند. در مقابل، مادهای که تا 100% پلاستیک باشد، انرژی اعمالشده را بهطور کامل جذب میکند. از این ویژگیها برای اندازهگیری مقاومت بازگشتی استفاده میشود.
مزایا
تجهیزات و جزئیات دستگاه:
- تفکیکپذیری 0.06 درجه.
- نیاز بسیار کم به تعمیر و نگهداری؛ توالی کاملاً خودکار.
- رمزگذار پاندولی بدون اصطکاک.
- مکانیزم بدون سایش؛ ایدهآل برای کارکرد پیوسته.
- صفحهنمایش لمسی.
عملکرد
- کاربری هدایتشده توسط منو.
- ارتفاع پاندول بهسادگی از طریق یک بادامک قابل تنظیم است.
- امکان خروجیگرفتن از دادهها به MS Excel.
اختیاری نمونه آزمون برای عملآوری دمایی
نمونه آزمون بههمراه فیکسچر گیرهای قابل تعویض را میتوان بهصورت خارجی، در یک محفظه گرم، تحت شرایط دمایی قرار داد.
فیکسچر گیرهای نمونه آزمون بهوسیله یک اتصال دوشاخهای به پایه دستگاه متصل میشود و امکان تعویض سریع را فراهم میکند. این امر اتلاف دما را از نمونه آزمونِ تحت شرایط دمایی، هنگام قرار دادن آن در دستگاه آزمون، کاهش میدهد.
برای آزمون در دماهای بالا، نگهدارنده نمونه آزمون مجهز به واحد کنترل دما، برای محدوده دمایی تا 100°C، که قابلیت گرمشدن الکتریکی دارد، موجود است.
| شماره کالا | 3802 | 3804 | |
| ابعاد نمونه آزمون | |||
| قطر نمونه آزمون | Ø 28 … 50 | – | mm |
| طول نمونه آزمون | 28 … 50 | 80 | mm |
| عرض نمونه آزمون | 28 … 50 | 80 | mm |
| ضخامت نمونه آزمون | 0 … 15 | 50 | mm |
| فاصله نگهدارنده نمونه آزمون تا ضربهزن | 0 … 60 (قابل تنظیم بهصورت پیوسته) | 0 … 60 (قابل تنظیم بهصورت پیوسته) | mm |
| انرژی پاندول | 0.5 | 0.2 (پاندول 1)، 0.196 (پاندول 2) | J |
| ضربهزن پاندول، گنبدیشکل | Ø 15 | – (پاندول 1)، Ø 30 (پاندول 2) | mm |
| انتهای گرد | – | RK= 40، Cyl. Ø = 40 (پاندول 1) | |
| طول پاندول | Lred = 200 | Lred = 200 | mm |
| جرم پاندول | 0.252 | – | kg |
| چگالی ظاهری انرژی کرنش | 426.5 | – | kJ/m3 |
| زاویه سقوط | 90 | 90 | ° |
| سرعت ضربه | 1.98 | 1.98 | m/s |
| نمایشگر | 3″ صفحهنمایش لمسی | 3″ صفحهنمایش لمسی | |
| ابعاد | |||
| ارتفاع | 380 | 380 | mm |
| عرض | 500 | 500 | mm |
| عمق | 280 | 280 | mm |
| وزن، تقریباً | 60 | 60 | kg |
| محدوده تأمین | 1 کابل اتصال، 1 لبه ضربهزن کروی، 1 گیره نمونه آزمون | 1 کابل اتصال، 1 لبه ضربهزن کروی، 1 گیره نمونه آزمون |