(二)实验原理 在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下,通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷,使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的负荷和对应的标线间距离的变化情况。 ( 在带微机处理器的电子拉力机上,只要输入试样的规格尺寸等有关数据和要求,在拉伸过程中,传感器把力值传给电脑,电脑通过处理,自动记录下应力—应变全过程的数据,并把应力—应变曲线和各测试数据通过打印机打印出来 ) 。 (三)试验设备和拉伸试祥 1 .试验设备 (1) 机械式拉力试验机 ①备有适应各型号试样的专用夹具。 ②夹具的移动速度应能多级或全程调速,以满足标准方法的需要。 ③试验数据示值应在每级表盘的 10 %一 90 %,但不小于试验载荷的 4 %读取,示值的误差应在 1 %之内。 (2) 带微机处理器的电子拉力机 机械传动原理同机械式拉力机,但精密度高于普通机械式拉力机。当试样受载拉伸时,力值和材料的伸长率由传感器感量输入电脑,经电脑处理同时在屏幕上显示出来。每个试样试验结束,电脑自动记录全过程并存入硬盘,试验者需要哪一个试样的应力—应变曲线图,需要哪一个数据,随时可以从连接电脑的打印机上打印出来。 2 .拉伸试样 (1) 试样的形状和尺寸 标准方法规定使用四种型号的试样,见图 1 至图 4 。 (2) 试样的选择 热固性模塑材料:用 I 型。 硬板材料:用 II 型 ( 可大于 170mm ) 。 硬质、半硬质热塑性模塑材料:用 II 型,厚度 d= ( 4 ± 0 . 2 ) mm 。 软板、片材:用 III 型,厚度 d ≤ 2mm 。 塑料薄膜:用 IV 型。 (3) 对试样的要求: ①试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层、无明显杂质相加工损伤等缺陷,有方向性差异的试片应沿纵横方向分别取样。 ②硬板厚度 d ≤ 10mm 时,以原厚作为试样的厚度;当厚度 d ≥ 10mm 时.应从一面机械加工成 10mm 。 ③测试弹性模量,用厚 4 — 10mm 的 II 型试样或用长 200mm 、宽 15mm 的长条试样。 ④每组试样不少于 5 个。 (四)实验步骤 1 .实验条件 (1) 试验速度 ( 空载 ) A : (10 土 5)mm / min 、 B : (50 土 5)mm/min , C : (100 土 10)mm / mmin 或 (250 土 50)mm / min 。 ①热固性塑料、硬质热塑性塑料,用 A 速。 ②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料 ( 如 PP 、 PA 等 ) ,用 B 速。 ③软板、片和薄膜用 C 速。相对伸长率≤ 100 %的用 (100 土 10)mm / min 速度,相对伸长率> 100 %的用 (250 土 50)mm / min 速度。 (2) 测定模量时可用 1 — 5mm / min 的拉伸速度,其变形量应准确至 0.01mm 。 2 .以机械式拉伸试验机为例:按 GB1039 — 92 标准方法的规定调节试验环境处理试样 (1)试验环境 温度:热塑性塑料 (25 土 2) ℃,热固性塑料 (25 土 5) ℃。 湿度:相对湿度 (65 土 5) %。 (2) 试样预处理 将试样置于标准环境中,使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度 d 的试样处理时间如下: d ≤ 0 . 25mm 的试样不少于 4h ; 0 . 25mm ≤ d ≤ 2mm 的试样不少于 8h ; d > 2mm 的试样不少于 16h 。 (3) 测量试样的厚度和宽度 模塑试样和板材试样准确至 0 . 05mm ;片材试样厚度 0 . 01mm ;薄膜试样厚度 0 . 001mm ;每个试样在距标线距离内测量三点,取算术平均值。 (4) 测试伸长时 应在试样上被拉伸的平行部分作标线,此标线对测试结果不应有影响。 (5) 用夹具夹持试样时 要使试样纵轴方向ZX与上、下夹具ZX连线相重合,并且松紧适宜,不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。 (6) 按所选择的速度 开动机器,进行拉伸试验。 (7) 试样断裂后 读取负荷及标距间伸长,或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距外的部位,则此次试验作废,另取试样补做。 (8) 测定模量时 应记录负荷及相应变形量,作出应力—应变曲线。 (五)实验结果及数据处理 (1) 拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以σ 1 (MPa = 1N / mm 2 ) 表示,按下式计算:
F ——负荷、断裂负荷、屈服负荷, N b ——试样宽度, mm d 一一试样厚度, mm (2) 断裂伸长率ε 1 ( % )按下式计算: 式中 G 0 —试样原始标线间距离, mm G —试样断裂时标线间距离, mm (3) 弹性模量以 E 1 (N / mm 2 ) 表示。为了计算弹性模量,通常要作出应力—应变曲线,再从曲线的初始直线部分按下式计算弹性模量 E 1 : 式中 σ——应力, (N / mm 2 ) ε——应变, mm / mm (4) 实验数据的处理。 ①σ 1 取三位有效数字 ( 薄膜取二位 ) ,ε 1 、 E 1 ,取二位有效数字,起码三个有效试验数据的算术平均值表示实验结果。 ②如果要求计算偏差值 S ,由下式进行计算: 式中 X —一单个测定值 ——一组测定值的算术平均值 n ——测定个数 (六)实验报告或实验记录的内容 1.被测试材料的名称、规格、Pai号 2.试样的制备方法。 3.试样的形状和尺寸 4.试样的预处理。 5.试验的环境温度和湿度 6.试验机的型号。 7.试验速度。 8.试验有效试佯的数量。 9.拉伸屈服应力。 10.拉伸断裂应力。 11.拉伸强度。 12.断裂伸长率。 13.弹性模量。 14.试验日期、人员。 (七)实验注意事项 1.因试样的厚度及宽度对结果影响很大,同一种塑料若试样的尺寸不同,其拉伸强度试验结果有一定差异,所以在加工试祥、测量试样尺寸时,持别要注意被测试样的尺寸和公差是否在标准所规定的范围内。注射模塑试样往往后收缩较大,被测部位若出现轻微缩痕影响平整度要注意多测几点,以得出其真实尺寸。 2.用成型裁刀裁取试样,要注意经常检查裁刀锋利情况,刀刃曲线是否均匀、细直,稍有缺陷及时研磨或更换,试样的细微缺陷对拉伸试验结果影响极大。 3.试验条件即温度、湿度和速度对试验结果也有较大的影响。往往温度偏高.拉伸强度偏低,伸长率偏大、反之规律相反。拉伸速度越快,伸长率越小,强度偏高。因此,试验前对试样的处理、试验环境条件以及试验速度的选择都要严格按标准规定进行。 4.由于力学试验影响因素多,结果的重现性较差,要特别注意制样时方法、工艺、设备、工具的一致。做对比试验,Z好同一人员操作,以保证得出正确的结论。 5.对不熟悉的材料,正式测试之前要进行预测负荷和速度等,为正式测试做好准备。 6.日常对拉伸试验机等设备要注意保养、实验时处于良好状态。