ASTM D3039 ist ein weit verbreiteter Teststandard zur Bestimmung der Zugeigenschaften von Verbundwerkstoffen. Aufgrund ihrer leichten Eigenschaften und ihrer hohen Zugfestigkeit werden Verbundwerkstoffe zunehmend von der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie bevorzugt und werden verwendet, um Metalle in vielen Anwendungen zu ersetzen. Obwohl es viele verschiedene Verbundstoffe gibt, gilt ASTM D3039 nur für diejenigen, die aus einer Polymermatrix bestehen, die durch hochmodulusfasern verstärkt ist. Dieser Leitfaden soll Sie in die grundlegenden Elemente eines ASTM D3039 -Zugtests vorstellen, einschließlich eines Überblicks über die Ausrüstung, die Software und die erforderlichen Samples. Jeder, der plant, ASTM D3039 -Tests durchzuführen, sollte diesen Leitfaden nicht als angemessener Ersatz für das Lesen des vollständigen Standards betrachten.
ASTM D3039 -Tests werden durch Anwenden einer Zugkraft auf ein Probe (Gutschein) und die Messung verschiedener Eigenschaften der Probe unter Spannung durchgeführt. Es wird auf einer universellen Testmaschine (auch als Zugtestmaschine bezeichnet) durchgeführt und kombiniert sowohl Inch-Pfund- als auch SI-Einheiten in einem einzigen Standard. ASTM D3039 misst die folgenden Zugeigenschaften:

Zugfestigkeit - die maximale Spannung während des Tests (normalerweise die Spannung bei der Bruch)
Ultimative Zugspannung - die Dehnung bei der Pause
Zugmodul - Wie viel kann das Material als Reaktion auf Spannung verformen.
Poissons Verhältnis: Das Verhältnis der Änderung der Querveränderung zu Längsdehnung zwischen zwei Längsspannungspunkten (normalerweise die gleichen Punkte wie die für die Modulbestimmung verwendete, d. H. 0,1 bis 0,3%)
Übergangsdehnung: In Fällen, in denen das Material ein Ertragsverhalten (als Steigungsänderung der Spannungs-Dehnungs-Reaktion angezeigt wird) zeigt, ist der Übergangsdehnung der Dehnungswert, bei dem die Neigungsänderung auftritt.
Ausfallmodus: Untersuchte gebrochene Proben müssen und deren Fehler, Bereich und Standort müssen mit einem Drei -Zeichen -Code aufgezeichnet werden.
ASTM D3039 ist spezifisch für Kunststoffe, die mit Partikeln oder kurzen Fasern verstärkt sind, und einer der grundlegendsten Tests zur Charakterisierung, Qualifizierung und Zertifizierung der Zugeigenschaften dieser Materialien. Eine breite Palette anderer Tests ist jedoch erforderlich, um die vielen verschiedenen mechanischen Eigenschaften von anisotropen und heterogenen Verbundwerkstoffen vollständig zu charakterisieren. Jeder, der die Kompressionseigenschaften eines Verbundwerkstoffs testen muss, sollte sich auf ASTM D695 beziehen. Diejenigen, die Inline-Scherentests eines Verbundwerkstoffs benötigen, sollten ASTM D3846 folgen. Eine vorkonfigurierte Testmethode für D3039 zusammen mit vielen anderen Verbundwerkstestmethoden ist im Anwendungsmodul Bluehill Universal Compositen enthalten.
ASTM D3039-Exemplare sind rechteckig in Form eines konstanten Querschnitts. Die minimale Länge der Probe entspricht der gesamten Grifflänge + 2 x Breite + Messlänge, es werden jedoch größere Längen empfohlen, um Biegespannungen zu minimieren. Die Probenbreite und Dicke sollten in Bezug auf die Menge der Fasern für das Schüttgutmaterial repräsentativ sein. Es gibt vier empfohlene Probengeometrien für 0⁰ unidirektionale, 90⁰ unidirektionale, ausgewogene und symmetrische und zufällige diskontinuierliche Materialtypen. ASTM D3039 kann sowohl für kontinuierliche als auch für diskontinuierliche Faserverstärkungen verwendet werden, aber die Aufstellung der Laminatprobe muss in Bezug auf die Testrichtung ausgeglichen und symmetrisch sein.
Der Querschnittsbereich des Probens muss vor dem Testen gemessen werden. Dies geschieht durch Messen der Breite und Dicke an drei Stellen innerhalb der Messlänge und der Mittelung. Wenn eine oder beide Oberflächen unregelmäßig sind, ist ein Mikrometer mit einer Kugelschnittstelle erforderlich, um die Dicke zu messen. Wenn beide Oberflächen flach sind, kann ein Mikrometer mit einer Kugel oder einer flachen Schnittstelle verwendet werden. Ein Mikrometer oder ein Bremssattel mit einer Schnittstelle für flache Ambossen ist erforderlich, um die Probenbreite zu messen. Mit der automatischen Messgerätefunktion für das Messgerät in BlueHill Universal können Bediener bis zu zwei Geräte (Mikrometer oder Bremssättel) an den Computer anschließen und die Daten direkt in die Software eingeben. Dies beseitigt die Chancen von Eingangsfehlern und erhöht die Effizienz
ASTM D3039 -Tests werden auf einer Tischplatte oder dem Bodenmodell für das Bodenmodell durchgeführt. Ein 30 kN- oder 50 kN -System kann ausreichen, um Glasfaserverbundwerkstoffe zu testen, aber ein 100- oder 250 kN -System ist zum Testen von Kohlefaserverbundwerkstoffen erforderlich.
Die zum Halten von Verbundproben verwendeten Griffe müssen einen ausreichend starken und sogar Druck liefern, um zu verhindern, dass die Probe während des Tests rutscht. Die Kiefergesichtsmuster sollten für das Material geeignet sein und in gutem Zustand sein. Die Ausrichtung der Griffe sollte die Biegedehnung auf 3-5% bei moderaten Dehnungsniveaus (> 1000 uɛ) auf 3-5% begrenzen.
Zu den geeigneten Grip -Designs für ASTM D3039 gehören die Precision Manual Wedge Grips und hydraulische Keilgriffe. Beide Griffe verwenden ein sich bewegendes Körperdesign und umfassen den Standortstopps der Proben, um ein zuverlässiges Greifen von Verbundwerkstoffen und anderen Materialien bereitzustellen und gleichzeitig die erforderliche Ausrichtung zu erreichen.
Für die Messung der Dehnung während des Tests stehen verschiedene Geräte zur Verfügung. Am häufigsten sind Erweiterungen, die je nach den Anforderungen Ihres Labors in verschiedenen Optionen erhältlich sind. Das einfachste ist eine feste Klimaanlage mit fester Messlänge 2630, um die axiale Dehnung zu messen. Ein Bediener muss dies am Anfang eines jeden Tests direkt auf die Probe stecken und vor dem Ausbruch des Probens entfernen.
Wenn das Verhältnis von Poisson getestet wird, muss auch ein Quer -Erweiterungsometer hinzugefügt werden, um die Veränderung der Breite im gesamten elastischen Bereich der Probe zu messen. Mit einem eigenständigen Quer-Erweiterungsometer kann ein vorhandenes Clip-On- oder automatischer Erweiterungsometer ergänzt werden, oder ein biaxiales Gerät kann verwendet werden, um sowohl axiale als auch transversale Dehnung gleichzeitig zu messen.
Oft werden die getesteten Verbundwerkstoffe letztendlich unter nicht ambientierten Bedingungen verwendet. Um diese Endverbrauchsanwendungen zu simulieren, wird ASTM D3039 in einer Temperaturkammer durchgeführt, in der Heizen oder Kühlung (LN2 oder CO2) verwendet werden können. Dehnungsmessgeräte oder Clip-On-Erweiterungen können bis zu einer maximalen Temperatur von 200 ° C verwendet werden. Alternativ kann ein nicht kontaktierendes erweitertes Video-Erweiterungsometer (AVE 2) verwendet werden. Die AVE 2 ist außerhalb der Temperaturkammer montiert und verwendet eine Kamera, um Deformationen in der Probe während des gesamten Tests zu verfolgen, mit dem Vorteil, dass Testbetreiber während des Tests die Kammertür nicht öffnen und schließen müssen.
Die elektrischen Widerstandsdehnungsmessgeräte sind auch nützlich, um den Stamm während der ASTM -D3039 -Tests zu bestimmen. Im Gegensatz zu Erweiterungen sind Dehnungsmessgeräte konsumierbare Elemente, mit denen die Dehnung beim Versagen gemessen werden können. Diese Messgeräte bestehen typischerweise aus einem dünnen Metallfoliengitter, das mit einem Klebstoff an das Exemplar gebunden ist. Dehnungsmessgeräte können unter den Umgebungsbedingungen von kryogenen Temperaturen bis über 200 ° C verwendet werden, erfordern jedoch eine Konditionierung, um ein nützliches elektrisches Signal zu erzeugen. Ein benutzerfreundlicher Adapter kann mit der Standardelektronik in einer Testmaschine verwendet werden. Da Verbundwerkstoffe vor dem Versagen nicht wesentlich verformen können, kann die extreme Präzision eines gebundenen Dehnungsmessgeräts manchmal der Verwendung eines Erweiterungssometers für ASTM D3039 -Tests vorzuziehen sein.
Das Testen von Verbundwerkstoffen unter nicht ambitionellen Bedingungen wird normalerweise in einer Temperaturkammer durchgeführt. Diese Kammern verwenden erzwungene Luftkonvektion zusammen mit Widerstandsheizelementen, um hohe Temperaturen und flüssige Stickstoff- oder Kohlendioxidkühlung zu erreichen, um niedrige Temperaturen zu erreichen. Die Umweltkammern bieten umfangreiche Temperaturprüfkapazitäten zur Bewertung von Materialeigenschaften unter nicht ambientierten Testbedingungen. Eine breite Palette von ergänzenden Griffe, Klappen und Erweiterungen ist erhältlich.