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塑料材料力学性能之拉伸性能

塑料的拉伸性能是力学性能中最重要、最基本的性能之一。几乎所有的塑料都要考核拉伸性能的各项指标,这些指标的大小很大程度上决定了该种塑料的使用场合。拉伸性能的好坏,通过拉伸试验来检验。

一、测试原理

拉伸试验时沿试样纵向主轴恒速拉伸,直到断裂应力(负荷)或应变(伸长)达到某一预定值,测量在这一过程中试样承受的负荷及其伸长。

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二、试验仪器-试验机

拉伸性能大多采用电子拉力试验机,试验机应包括夹具、负荷指示装置、引伸计等基本结构装置。

(1)夹具

用于夹持试样的夹具与试验机相连,使试样的长轴与通过夹具中心线的拉力方向重合,通常通过夹具上的对中销来达到。夹持试样时用力要适度,既不能将试样夹得太紧,引起试样在夹具处过早破坏,也不能夹持得太松,防止夹持试样在夹具上滑动。

(2)负荷指示装置

带有能显示试样所承受的总拉伸负荷的装置。该装置在规定的试验速度下应无惯性滞后,指示负荷的准确度至少为实际值的1%。

(3)引伸计

应能测量试验过程中任何时刻试样标距的相对变化。最好能自动记录这种变化,精度应为对应值的1%或更优。当引伸计连接在试样上时,要小心操作使试样产生的变形和损坏最小。引伸计和试样之间基本无滑动。

三、影响因素

拉伸试验使用标准形状的试样,在规定的标准化状态下测定塑料的拉伸性能。标准化状态包括:试样制备、状态调节、试验环境和试验条件等因素。此外,试验用的试验机的特性、试验人员操作熟练程度等也会对测试结果产生一定影响。

(1)试样尺寸

同一种塑料所取试样的尺寸不同,其拉伸强度会有所不同。试样越厚,其拉伸强度越低。试样越宽,拉伸强度和断裂标称应变越低。因此在试样制备时应保证在标准规定的范围内。对于薄膜等软材料,在进行试验时,裁取试样用的裁刀应锋利,无缺口,保证刀刃锋线均匀、细直、平行,如稍有缺陷应更换裁刀重新裁样。同时,试样应选取无缺陷的制品进行裁取,因为试样受力破坏时,首先是在最危险的缺陷处发生。

(2)拉伸速度

塑料属于黏弹性材料,变形速度改变,塑料的力学行为也会改变。一般情况下,拉伸速度快,拉伸强度增大,断裂标称应变降低。而不同品种的塑料对拉伸速度的敏感程度不同。硬而脆的塑料对拉伸强度比较敏感,一般采用较低的拉伸速度。韧性塑料采用较高的拉伸速度,以缩短试验周期,提高效率。

(3)温度和湿度

塑料的力学松弛过程与温度有很大关系,随着温度的升高,拉伸强度降低,断裂标称应变增大。

试验环境的相对湿度对拉伸试样也有一定的影响。

对于吸湿性小的塑料,湿度的影响不大显著。而对吸水性强的材料,如聚酰胺,湿度提高,塑性增加,强度会降低。

因此,试验时应保证试样在均匀而稳定的标准环境下,温度和湿度的上下波动也应在所规定的范围。