POLITECHNIKA WROCA
AWSKA, WYDZIAA
MECHANICZNY
OPAKOWANIA TRANSPORTOWE  LABORATORIUM
Ćwiczenie nr 5: Własności mechaniczne materiałów stosowanych na opakowania
transportowe
Opracowali: dr inż. Andrzej Bełzowski, dr inż. Agnieszka Szust
Wrocław, marzec 2009
1. Wprowadzenie
Tworzywa sztuczne stosowane w technice dzieli siÄ™ na trzy grupy:
" termoplasty,
" duroplasty,
" elastomery.
W produkcji opakowań stosuje się głównie tworzywa termoplastyczne.
Za podstawę klasyfikacji tworzyw sztucznych przyjmuje się ich zachowanie pod wpływem
ogrzewania. Z przetwórczego punktu widzenia rozró\
nia siÄ™ tworzywa sztuczne termoplastyczne oraz
termoutwardzalne i chemoutwardzalne - tzw. duroplasty.
Tworzywa sztuczne są na ogół bardzo lekkie (gęstość najczęściej ok. 1 g/cm3), mają małą
przewodność cieplną. Większość z nich jest dielektrykami, jednak po dodaniu znacznej ilości (ok.
50%) materiałów przewodzących, np. sadzy lub pyłu metalicznego, przewodzą prąd elektryczny.
Mogą być przezroczyste lub całkowicie nieprzezroczyste. Tworzywa niemodyfikowane w porównaniu
z metalami mają małą wytrzymałość na rozciąganie oraz mały moduł sprę\
ystości. Bardzo dobrą
wytrzymałość na rozciąganie, du\
y moduł sprę\
ystości mają tworzywa wzmocnione (tzw. kompozyty
polimerowe, określane równie\
jako laminaty). Tworzywa sztuczne są najczęściej odporne na
czynniki chemiczne, wilgoć, lecz nieodporne na działanie czynników silnie utleniających.
Wadą większości tworzyw sztucznych jest ich wra\
liwość na podwy\
szonÄ… temp. (powy\
ej
100°C). W czasie II wojny Å›wiatowej uzyskano silikony odporne na temperaturÄ™ do 250°C, nastÄ™pnie
inne tworzywa, polisulfony, odporne do 200°C, a w 1969 r. polisiarczek fenylu odporny na
temperaturÄ™ do 170°C. Obecnie znane sÄ… polimery odporne na temperaturÄ™ powy\
ej 400°C.
Zmniejszenie palności tworzyw sztucznych uzyskuje się w wyniku wprowadzania do tworzyw tzw.
antypirenów.
Wśród głównych odbiorców tworzyw sztucznych według bran\
sÄ…:
- przemysł opakowań: 36% całkowitej konsumpcji tworzyw;
- przemysł dóbr konsumpcyjnych dla gospodarstw domowych: 20%;
- budownictwo: 19%;
- elektrotechnika i elektronika: 9%;
- przemysł samochodowy: 8%;
- rolnictwo: 2%;
- pozostałe zastosowania: 6% (z
ródło: Plastics Europe).
Na szerokie stosowanie tworzyw sztucznych mają wpływ ich właściwości fizyczne i fizyko-
chemiczne, takie jak: szczególne cechy wytrzymałościowe, odporność na korozję, lekkość, swoboda
kształtowania, obojętność elektromagnetyczna, niska chłonność wody, mała przewodność cieplna,
du\
a odporność na czynniki chemiczne.
Własności mechaniczne tworzyw termoplastycznych zale\
ą od wielu czynników: struktury
molekularnej, temperatury, zawartości wody, prędkości obcią\
ania, czasu działanie obcią\
enia. Wiele
z wymienionych zale\
ności w materiałach metalicznych nie występuje lub są one znacznie słabsze.
Przykładem tego mo\
e być absorpcja wody (wchłanianie do wnętrza elementu): w metalach
praktycznie nieobecna, w tworzywach niekiedy osiÄ…gajÄ…ca w stanie nasycenia nawet kilka procent (np.
w poliamidach jest to 2,5-7,5 %, dla PET około 0,8%). Zaabsorbowana woda uszkadza wiązania
chemiczne cząstek polimeru, co powoduje degradację materiału przejawiającą się w spadku własności
mechanicznych i fizycznych. W stalach i innych stopach metali kontakt z wodÄ… mo\
e wywołać
korozję na powierzchni, ale trudno byłoby mówić o nasiąkliwości tych materiałów.
Cechą specyficzną polimerów jest zale\
ność ich właściwości mechanicznych od czasu działania
obciÄ…\
enia. Zagadnienie to jest omówione w dalszej części opracowania.
Podczas prób wytrzymałości tworzywa termoplastyczne mogą wykazać zachowanie kruche lub
ciągliwe. Te właściwości mo\
na wstępnie ocenić na podstawie zarejestrowanych wykresów prób
rozciągania (rys. 1.1). Krzywa typu 1 na rys. 1.1 przedstawia zachowanie materiału kruchego. W
praktyce w temperaturach otoczenia takie zachowanie mogą wykazywać:
" niektóre termoplasty - PS (polistyren), poli (sulfid fenylenu) (PPS),
" duroplasty u\
ywane jako osnowy polimerowych kompozytów konstrukcyjnych  \
ywice
poliestrowe nienasycone (UP), \
ywice epoksydowe (EP) i \
ywice vinyloestrowe (VE).
CharakterystycznÄ… cechÄ… tworzyw kruchych zauwa\
alnÄ… na wykresach obciÄ…\
ania jest niewielka
wartość odksztaÅ‚cenia w momencie zerwania µB, na ogół µB d" 5%.
Krzywe 2 i 3 przedstawione na rys. 1.1 reprezentują materiały ciągliwe. Przy wydłu\
eniach rzędu
kilkunastu procent jest to ciągliwość raczej umiarkowana. Wiele tworzyw termoplastycznych
wykazuje wartość µB rzÄ™du 50-1000%, co kwalifikuje je do materiałów ciÄ…gliwych lub bardzo
ciągliwych. Do takich materiałów zaliczają się między innymi takie popularne tworzywa jak
polietylen, polipropylen, poliamid. Ciągliwość jest wa\
ną cechą materiałów u\
ywanych do produkcji
opakowań, poniewa\
sprzyja ona odporności na uderzenia.
ÃM
1
2
Ãy
D
ÃM
C
3
µB µB µB
Rys. 1.1. Typowe wykresy rozciÄ…gania tworzyw sztucznych.
Mechanizmy odkształcania polimerów termoplastycznych pod wpływem przyło\
onego obciÄ…\
enia
polegajÄ… na rozluz
nieniu wiązań między łańcuchami cząstek i względnym ruchu łańcuchów. Obecność
w materiale fazy krystalicznej wpływa na jego właściwości. Wzrost stopnia krystaliczności zwiększa
wytrzymałość, sztywność, twardość, odporność chemiczną. Krystaliczność mo\
e sprzyjać kruchemu
pękaniu i obni\
a odporność na obcią\
enia udarowe.
W polietylenie o niskiej gęstości (jest to tzw. polietylen wysokociśnieniowy) stopień
krystaliczności wynosi 40-50%. W polietylenie o wysokiej gęstości PE-HD (tzw. polietylen
niskociśnieniowy) stopień krystaliczności osiąga 60-80%. Stopień krystaliczności polipropylenu
2
izotaktycznego mo\
e osiągać 65%. Mechanizmy zniszczenia struktury polimerów zawierających fazę
krystaliczną i amorficzną są omówione w podręczniku Dobrzańskiego1.
2. Badania tworzyw sztucznych - informacje ogólne
Celem badań własności mechanicznych tworzyw sztucznych mo\
e być:
1. kontrola jakości produkcji,
2. kontrola jakości dostarczonej partii produktu,
3. uzyskanie danych potrzebnych do projektowania wytrzymałościowego,
4. sprawdzenie własności materiału nowego lub powstałego w wyniku badań nad
ulepszeniem istniejÄ…cych tworzyw.
Ze względu na stosunkowo du\
Ä… zale\
ność własności polimerów od temperatury, zawartości wody,
szybkości obcią\
ania itd., badania własności mechanicznych tworzyw sztucznych są z reguły
trudniejsze technicznie w porównaniu do analogicznych prób materiałów metalicznych. Tworzywa
sztuczne wymagają stosowania znormalizowanych sposobów pobierania materiału na próbki, ich
wykonywania, klimatyzacji próbek. Badania wymagają ścisłego respektowania wymagań odnośnie
warunków przeprowadzania prób, w szczególności wilgotności i temperatury badania.
Na ogół trudniejszy technicznie (w porównaniu do metali) jest pomiar odkształceń. W tworzywach
kruchych montowanie na próbkach ekstensometrów mechaniczno-elektrycznych do określania
wydłu\
eń i przemieszczeń wymaga szczególnej ostro\
ności w celu uniknięcia uszkodzeń powierzchni
próbki w miejscu styku z czujnikiem. Ryzyko uszkodzeń próbki przez zamontowanie układu do
pomiaru odkształceń mo\
e być zminimalizowane dzięki u\
yciu nowoczesnych czujników optycznych
(kamery wideo, czujniki laserowe), ale są to urządzenia bardzo kosztowne i z tego powodu mało
popularne. W marcu 2009 jeden z najtańszych oferowanych układów optycznych z jedną kamerą do
bezstykowego pomiaru odkształceń kosztował około 80.000 zł. Taki sposób pomiaru odkształceń, od
lat stosowany za granicą (np. w USA) przypuszczalnie rozpowszechni się ze względu na znakomite
dostosowanie do specyfiki tworzyw sztucznych.
3. Uwagi o własnościach długotrwałych tworzyw sztucznych
CechÄ… charakterystycznÄ… tworzyw sztucznych jest zale\
ność ich własności od czynnika czasu. W
przeszłości koncentrowano się głównie na zjawiskach reologicznych2: pełzaniu i relaksacji, które są
schematycznie przedstawione na rys. 3.1-2. Wspomniane zjawiska  nieistotne w badaniach
większości metali prowadzonych w temperaturach otoczenia  mogą utrudniać badania tworzyw
sztucznych. Podczas obciÄ…\
ania próbki z tworzywa zamocowanej w uchwytach maszyny
wytrzymałościowej mo\
e okazać się, \
e pomimo zatrzymania ruchu uchwytów  co powinno
skutkować utrzymywaniem stałej wartości obcią\
enia  występuje zauwa\
alny stały spadek wartości
siły. Jest to spowodowane występowaniem w temperaturze otoczenia zjawiska relaksacji takiego
materiału. W stalach zjawisko to zachodzi równie\
, ale w temperaturach znacznie wy\
szych (np. 400
500°C).
1
L.A. Dobrzański, Niemetalowe materiały konstrukcyjne, Wyd. P. Śląskiej, Gliwice, 2008.
2
Reologia zajmuje się badaniem wpływu czynnika czasu na właściwości oraz stan naprę\
enia i odkształcenia w
materiałach konstrukcyjnych. W metalach zjawiska reologiczne mogą odgrywać istotną rolę w elementach
przenoszących długotrwałe obcią\
enia w podwy\
szonych temperaturach. Takie warunki występują często w
energetyce. W tworzywach sztucznych efekty reologiczne występują często ju\
w temperaturach otoczenia, a
ogrzanie materiału zwiększa intensywność tych procesów, tj. szybkość pełzania i relaksacji oraz zakres spadku
wytrzymałości i modułu sprę\
ystości).
3
Ã
µ
µpl
µ= µspr+ µpl
Ã= µsprE
µspr= Ã/E
µ µ +
t
t
Rys. 3.1. Zjawisko relaksacji: pomimo utrzymywania odksztaÅ‚cenia caÅ‚kowitego µ o staÅ‚ej wartoÅ›ci, w
miarę upływu czasu t w materiale następuje systematyczny spadek naprę\
enia. Relaksacja naprÄ™\
eń w
materiale mo\
e z czasem wywołać zanik naprę\
eÅ„ à powodujÄ…cych docisk w poÅ‚Ä…czeniach, w których
jest on po\
ądany (np. w celu zapewnienia szczelności).
zniszczenie
µ
Ã
Ã=const
µ= µspr+µpl
µspr= Ã/E
t
t
Rys. 3.2. Zjawisko pełzania: utrzymywanie stałego naprę\
enia (obciÄ…\
enia) powoduje nieustanne
zwiększanie się odkształceń materiału (wydłu\
eń, ugięć itp.). Pełzanie jest zjawiskiem częściowo
nieodwracalnym (skÅ‚adowa µpl nie zanika po usuniÄ™ciu obciÄ…\
enia, zanik skÅ‚adowej µspr wymaga
pewnego czasu). Wskutek pełzania mo\
e nastąpić zmiana kształtu elementu, spadek przekroju itp.
efekty. Długotrwałe działanie naprę\
eń o stałej wartości mo\
e doprowadzić nawet do zniszczenia.
Czas u\
ytkowania większości opakowań jest przewa\
nie zbyt krótki, aby pełzanie i relaksacja
naprÄ™\
eń mogły spowodować istotne zaburzenie ich właściwości technicznych. Przejawem procesów
reologicznych jest równie\
stopniowy spadek wartości modułu sprę\
ystości i wskaz
ników
wytrzymałości tworzyw sztucznych. Zjawiska te wywierają du\
y wpływ na charakterystyki
eksploatacyjne wielu typów stacjonarnych zbiorników przemysłowych do magazynowania płynnych
chemikaliów, paliw itp. Okazuje się, \
e w okresie 20-50 lat eksploatacji zbiornika magazynowego lub
rurociągu wytrzymałość i moduł sprę\
ystości Younga takich popularnych tworzyw konstrukcyjnych
jak PVC, PP i PE mogÄ… obni\
yć się o 20-50%. Jeden z producentów rur termoplastycznych podaje
przytoczone w tab. 1 wartości modułu sprę\
ystości i wytrzymałości na zginanie trzech popularnych
tworzyw, szeroko stosowanych w technice.
4
Tabela 3.1. WartoÅ›ci moduÅ‚u Younga (E) i wytrzymaÅ‚oÅ›ci na zginanie (ÃfM) trzech tworzyw w funkcji
czasu działania obcią\
enia.
t [h] 1/60=1 24=1 120=5 dni 2000=3 35000=2 438000=50lat
min dzień mies. lata
PVC- E [MPa] 3000 2235 2093 1867 1662 1500
U
ÃfM 90 70 66 60 55 50
[MPa]
PP-H E [MPa] 1250 693 608 484 383 312
ÃfM 39 27 25 22 19 17
[MPa]
PE- E [MPa] 800 404 347 266 203 160
HD
ÃfM 21 18 17 16 15 14
[MPa]
Wartość wytrzymałości na zginanie PE-HD dla t=2 lata wynosi 15 MPa. Oznacza to, \
e
naprÄ™\
enie zginające o wartości 15 MPa działające nieustannie spowoduje zniszczenie próbki po
upływie dwóch lat. Zakres zmian własności sprę\
ystych i wytrzymałościowych tworzyw sztucznych
jest na tyle du\
y, \
e w wielu zastosowaniach (np. w rurociÄ…gach gazowych, wodnych itp.) projektanci
muszą znać oszacowania wartości wytrzymałości i modułu sprę\
ystości pod koniec zakładanego
okresu u\
ytkowania elementu. Problem ten większości opakowań raczej nie dotyczy, mo\
e z
wyjątkiem długich okresów magazynowania w pojemnikach nara\
onych na działanie obcią\
eń
(grawitacyjnych, ciśnienia itp.). Pojemniki z tworzyw sztucznych przewidziane do długotrwałej
eksploatacji mogą wymagać uwzględniania podczas projektowania charakterystyk długotrwałych3
(LTHS, MRS).
4. Próba rozciągania tworzyw sztucznych
Warunki i sposób przeprowadzania próby rozciągania tworzyw sztucznych są opisane w normie
PN-EN ISO 527: 1998, Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym
rozciÄ…ganiu.
Typowa próbka (nazywana w normie kształtką) jest płaska i ma kształt  wiosełkowy (rys. 4.1-2).
Przy grubości 4,0ą0,2 mm, szerokość części pomiarowej wynosi 10ą0,2 mm a długość 80 lub 60 mm.
Wydłu\
enie µB jest okreÅ›lane jako wydÅ‚u\
enie całkowite tu\
przed wystÄ…pieniem zniszczenia
próbki. W badaniach stali i innych ciągliwych stopów metali przewa\
nie określa się wydłu\
enie
względne próbki po jej zerwaniu (w przeszłości oznaczane symbolem A5, obecnie AC). Jest to
odkształcenie trwałe a nie całkowite materiału (odkształcenie całkowite jest sumą składowej
sprÄ™\
ystej (zanikajÄ…cej po odciÄ…\
eniu) i składowej trwałej, pozostającej w materiale nie obcią\
onym.
3
LTHS (Long term hydrostatic strength): wartość wytrzymałości długotrwałej określona przy zało\
eniu
liniowego spadku własności dla czasu trwania obcią\
enia t=100000h=11,4 lat lub t= 175000 h =20 lat.
MRS (Minimum required strength): wartość naprę\
enia powodującego zniszczenie po 50. latach działania
obciÄ…\
enia
4
Charakterystyki materiałowe wyznaczane w próbie rozciągania tworzyw sztucznych zostały zdefiniowane
nieco inaczej w porównaniu do standardów przyjętych w badaniach metali. Wielkość oznaczona na rys. 1.1 jako
ÃM zostaÅ‚a okreÅ›lona w normie jako wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie. Odpowiada ona (ÃM) wytrzymaÅ‚oÅ›ci na
rozciÄ…ganie metali Rm. Wielkość Ãy okreÅ›lono w normie jako granicÄ™ plastycznoÅ›ci materiaÅ‚u, chocia\
jest ona
bli\
sza pojęciu wytrzymałości na rozciąganie w rozumieniu normy do badania metali. Dlatego, nale\
y mieć
świadomość, \
e wielkości określane podobnymi terminami wg zasad badania metali i tworzyw sztucznych mogą
mieć inny sens fizyczny.
5
Rys. 4.1. Próbka wiosełkowa z \
ywicy poliestrowej wzmocnionej tkaninÄ… szklanÄ… z zamontowanym
ekstensometrem do pomiaru wydłu\
eń. W przypadku takiego materiału - o podwy\
szonej wytrzymałości i
sztywności - mo\
na mieć nadzieję na uniknięcie istotnego wpływu zamocowania ekstensometru bezpośrednio na
próbce na wynik próby. Inne zagro\
enie stanowi mo\
liwość poślizgu w miejscu połączenia czujnika z próbką
(przy zbyt delikatnym mocowaniu), co spowodowałoby uskok wykresu obcią\
ania dyskwalifikujący taką próbę.
W metalach mo\
liwość zakłócenia przebiegu próby przez wpływ zamocowania takiego czujnika jest znacznie
mniejsza.
4.1. Oznaczenie właściwości mechanicznych tworzyw sztucznych przy statycznym
rozciÄ…ganiu
Cel, zakres i szczegółowe wytyczne dotyczące przeprowadzenia próby rozciągania statycznego
oraz wyznaczanych na podstawie wyników z przeprowadzenia tej próby cech wytrzymałościowych
tworzyw sztucznych określają normy: PN-EN ISO 527-1/1998, PN-EN ISO 527-2/1998.
Próba statycznego rozciągania umo\
liwia wyznaczenie takich charakterystyk materiału jak:
maksymalne naprÄ™\
enie rozciągające, moduł sprę\
ystości oraz zale\
ność naprę\
enie/wydłu\
enie w
określonych warunkach.
Kształt próbki do próby rozciągania jest pokazany na rys. 4.2.
Rys. 4.2 Uniwersalna próbka do badań typu A1 i B1.
6
Tab.4.1. Wymiary próbek do badań.
Typ A1 Typ B1
Wymiary próbek
Bezpośrednio Obrabiana
formowalna. mechanicznie.
L3  długość całkowita e" 150 mm e"150 mm
L1  długość części ograniczonej liniami 80ą2mm 60ą0,5mm
równoległymi
R  promień (20-25 mm) 20-25 mm e" 60 mm
L2  odległość między szerokimi równolegle 104-113mm 106-120mm
usytuowanymi częściami
B2 - szerokość na końcach 20,0ą0,2mm 20,0ą0,2mm
B1  szerokość części wąskiej (pomiarowej) 10,0 ą0,2mm 10,0 ą0,2mm
H  zalecana grubość 4,0ą0,2mm 4,0ą0,2mm
L0  długość pomiarowa 50,0ą0,5mm 50,0ą0,5mm
L  początkowa odległość między uchwytami 115 ą1mm 115 ą1mm
W przypadku niektórych materiałów mo\
e zaistnieć potrzeba zwiększenia długości całkowitej.
Wszystkie powierzchnie kształtek powinny być wolne od pęknięć, rys i innych defektów.
Z kształtek otrzymanych przez formowanie wszystkie wypływki, jeśli istnieją, powinny być
usunięte ostro\
nie, by nie uszkodzić formowanej powierzchni.
Kształtkę do badań rozciąga się wzdłu\
jej głównej osi wzdłu\
nej, przy stałej prędkości, a\
do
zerwania lub do osiągnięcia określonej wartości naprę\
enia (lub zadanego obciÄ…\
enia) albo
odkształcenia (wydłu\
enia).
4.2 Wyznaczane własności wytrzymałościowych w próbie statycznego rozciągania
WytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie ÃM  maksymalne naprÄ™\
enie rozciÄ…gajÄ…ce przeniesione przez
kształtkę w czasie próby rozciągania.
NaprÄ™\
enie przy zerwaniu ÃB  naprÄ™\
enie rozciągające przy którym próbka ulega zerwaniu.
Granica plastycznoÅ›ci Ãy  pierwsze naprÄ™\
enie, przy którym wzrost wydłu\
enia nie powoduje
wzrostu naprÄ™\
enia; mo\
e być mniejsze ni\
osiÄ…gane naprÄ™\
enie maksymalne.
Charakterystyki materiałowe określane jako odkształcenia próbki,
- wydłu\
enie względne przy maksymalnym naprę\
eniu rozciÄ…gajÄ…cym µM  wydÅ‚u\
enie w punkcie
odpowiadającym wytrzymałości na rozciąganie,
- wydłu\
enie wzglÄ™dne przy zerwaniu µB
- wydłu\
enie wzglÄ™dne przy granicy plastycznoÅ›ci µy  wydÅ‚u\
enie względne przy naprę\
eniu granicy
plastyczności.
Pozostałe zdefiniowane wartości:
NaprÄ™\
enie rozciÄ…gajÄ…ce przy x% odksztaÅ‚cenia Ãx  maksymalne naprÄ™\
enie rozciÄ…gajÄ…ce
przenoszone prze kształtkę w czasie badania rozciągania. Wyra\
a siÄ™ w MPa. Mo\
e być mierzone na
przykład wtedy, gdy krzywa naprę\
enie/wydłu\
enie nie wykazuje granicy plastyczności. W takim
przypadku x nale\
y przyjąć z określonej normy wyrobu lub uzgodnić między zainteresowanymi
stronami. Jednak w ka\
dym przypadku wartość x powinna być mniejsza ni\
wartość odkształcenia
odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie.
7
Ã - Ã
"Ã
(2) (1)
Moduł sprę\
ystości wzdłu\
nej przy rozciąganiu Et = =  podczas próby
"µ µ(2) - µ(1)
mierzony jako stosunek ró\
nicy naprÄ™\
eÅ„ Ã(2) i Ã(1), do ró\
nicy wartoÅ›ci odksztaÅ‚ceÅ„ µ(2)= 0,0025 i µ(1)=
0,0005[ MPa].
Współczynnik Poissona µ - Współczynnik Poissona jest w pierwszym rzÄ™dzie oznaczany dla
tworzyw wzmocnionych długimi włóknami.
Rys. 4.3. Typowe krzywe naprężenie/wydłużenie uzyskane w próbie rozciągania statycznego.
Krzywa a - tworzywa kruche;
Krzywa b, c - tworzywa ciągliwe z granicą plastyczności
Krzywa d - tworzywa ciągliwe bez granicy plastyczności
4.3. Obliczanie i przedstawianie wyników
Obliczanie naprÄ™\
eń
Wszystkie wartości naprę\
eń nale\
y obliczać w odniesieniu do początkowego przekroju poprzecznego
kształtki:
gdzie:
F
à =
Ã- wartość naprężenia [MPa] (4.1)
A
F - siła [N];
A -początkowy, poprzeczny przekrój próbki [mm2]
8
Obliczanie odkształceń
Wszystkie wartości odkształceń nale\
y obliczać w odniesieniu do odcinka pomiarowego.
Wartość wydłu\
enia względnego nominalnego nale\
y obliczyć w odniesieniu do początkowej
odległości między uchwytami do próbek.
gdzie:
"L0
(4.2)
µ = µ- wydÅ‚użenie wzglÄ™dne [wielkość bezwymiarowa lub w
L0
procentach]
"L0
L0- długość odcinka pomiarowego [mm]
(4.3)
µ (%) =100×
L0 "L0- przyrost długości kształtki między znakami pomiarowymi
[mm]
"L
µt = µt- wydÅ‚użenie wzglÄ™dne nominalne (4.4)
L
L- początkową odległość między uchwytami próbek [mm]
"L
"L- przyrost odległości między uchwytami próbek [mm]
µ = 100 ×
t (4.5)
L
Obliczanie modułu sprę\
ystości wzdłu\
nej.
Moduł sprę\
ystości przy rozciąganiu nale\
y obliczyć w zakresie wartości odkształcenia określanej w
normie µ(1) =0,0005, µ(2) =0,0025.
gdzie:
Ã(2) - Ã
(1) (4.6)
Et =
µ(2) - µ(1) Et- moduÅ‚ sprężystoÅ›ci przy rozciÄ…ganiu [MPa]
naprężenie [MPa] przy wartości wydłużenia względnego
µ(1) =0,0005
Ã(2) naprężenie odpowiadajÄ…ce odksztaÅ‚ceniu µ(1)
µ(2) =0,0025
à (2)- -naprężenie odpowiadajÄ…ce odksztaÅ‚ceniu µ(2)
Wyznaczenie współczynnika Poissona
Jeśli jest to wymagane, należy obliczyć współczynnik Poissona.
gdzie:
µn
(4.7)
µn = -
źn -współczynnik Poissona,
µ
µ - odksztaÅ‚cenie w kierunku wzdÅ‚użnym,
µn - jest odksztaÅ‚ceniem w kierunku prostopadÅ‚ym
5. Określanie własności tworzyw sztucznych przy statycznym zginaniu
5.1. Wiadomości ogólne o próbach zginania tworzyw sztucznych
Próby zginania są stosowane przede wszystkim w celu określenia własności tworzyw sztywnych,
które charakteryzują się stosunkowo du\
ym modułem sprę\
ystości wzdłu\
nej E. Stosowanie obciÄ…\
eń
zginających jest szczególnie przydatne w przypadku badania materiałów kruchych. Jest to wa\
na
grupa tworzyw sztucznych szeroko stosowanych w technice, których charakterystyczną cechą są
niewielkie wartości wydłu\
enia wzglÄ™dnego przy zerwaniu, µB d" 5 %. OkreÅ›lenie takich odksztaÅ‚ceÅ„ z
dokładnością względną rzędu 1%, jest w próbie rozciągania dość trudne w przeciętnie wyposa\
onym
laboratorium wytrzymałościowym. Wynika to między innymi z następujących okoliczności:
" przy najczęściej spotykanych długościach baz pomiarowych, wynoszących kilkadziesiąt
milimetrów, dokładność bezwzględna pomiaru wydłu\
eÅ„ powinna wynosić okoÅ‚o 1 5 µm,
9
" stosowany system mocowania czujnika do pomiaru wydłu\
eń powinien wykluczać mo\
liwość
powstania w miejscu mocowania uszkodzeń powierzchni próbki, co mogłoby mieć istotny wpływ
na wynik próby.
Wymienione trudności mo\
na w du\
ej mierze ominąć, określając własności tworzywa na
podstawie przeprowadzonej próby zginania. Jedną z zalet prób zginania jest łatwość pomiaru
wielkości charakteryzującej odkształcenie próbki, którą jest strzałka ugięcia.
Próby zginania są szeroko stosowane w laboratoriach zajmujących się udoskonalaniem istniejących
oraz opracowywaniem nowych tworzyw. Decyduje o tym względna łatwość oraz szybkość ich
przeprowadzania. W tym przypadku celem badań jest często dokonanie oceny porównawczej ró\
nych
materiałów.
W praktyce najczęściej stosuje się schemat zginania trzypunktowego (rys. 5.1). W przypadku
tworzyw nie wzmocnionych włóknami próbę prowadzi się a\
do zniszczenia próbki, które powinno
być spowodowane przez naprę\
enia normalne związane z działaniem momentu zginającego.
Badanie podczas zginania polega na tym, \
e próbkę pomiarową z tworzywa w postaci beleczki
prostopadłościennej, podpartą w określony sposób, obcią\
a się prostopadle do jej osi wzdłu\
nej. Próba
zginania tworzyw sztucznych nie wzmocnionych jest opisana w normie PN-
EN ISO 178: 2003+A1:2005 Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości podczas zginania. W
przeszłości norma ta była stosowana równie\
do przeprowadzania prób kompozytów polimerowych tj.
tworzyw wzmocnionych włóknami. Obecnie próby zginania kompozytów polimerowych są opisane w
normie PN-EN ISO 14125: 2001 Kompozyty tworzywowe wzmocnione włóknem. Oznaczanie
właściwości przy zginaniu.
Oprzyrządowanie do prób zginania stanowi standardowe wyposa\
enie maszyn
wytrzymałościowych. Wzajemne usytuowanie punktów podparcia i przyło\
enia obciÄ…\
enia jest
zwykle ściśle określone w obowiązujących normach. Obcią\
enie zwiększa się powoli, jednostajnie, a\

do zniszczenia próbki lub do osiągnięcia określonej umownej strzałki ugięcia. Prędkości obcią\
ania
podane w PN-EN ISO 178 w mm/min wynoszÄ…: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500. W praktyce
najczęściej stosuje się prędkości nie przewy\
szajÄ…ce 10 mm/min.
W obowiÄ…zujÄ…cej w Polsce normie PN-EN ISO 178 przewiduje siÄ™ stosowanie zginania
trzypunktowego (rys. 5.1) próbek prostopadłościennych o stosunku wysokości do odległości podpór
wynoszącym l/h=16, co w materiałach kruchych zapewnia zniszczenie wskutek osiągnięcia naprę\
eń
normalnych à zwiÄ…zanych z momentem zginajÄ…cym. Zalecanym ksztaÅ‚tem próbki jest
prostopadÅ‚oÅ›cian o wymiarach przekroju poprzecznego b×h=10×4 mm i dÅ‚ugoÅ›ci caÅ‚kowitej
l=80 mm. W uzasadnionych przypadkach sÄ… mo\
liwe odstępstwa wymiarowe w granicach
określonych w normie.
Wartości naprę\
enia obliczamy wg znanej zale\
ności
M
g
à = (5.1)
W
PróbÄ™ przeprowadza siÄ™ do osiÄ…gniÄ™cia okreÅ›lonej umownej strzaÅ‚ki ugiÄ™cia, wynoszÄ…cej sc=1,5Å"h.
Je\
eli próbka ulegnie złamaniu przed osiągnięciem tej strzałki, to wielkością charakteryzującą materiał
jest wytrzymaÅ‚ość na zginanie ÃfM, okreÅ›lona jako najwiÄ™ksze naprÄ™\
enie zginajÄ…ce przeniesione przez
próbkę, obliczone wg wzoru
F Å" L
3FL
M
g
4
= = = (5.2)
Ã
fM
W
bh2 2bh2
6
10
gdzie F oznacza największą wartość siły zarejestrowaną podczas obciążania próbki.
Rys.5.1. Poło\
enie próbki do badań na początku oznaczenia:
1  kształtka do badań,
F - przybli\
ona siła,
R1 promień trzpienia obcią\
ajÄ…cego;
R2  promień podpór;
h  grubość kształtki
d  długość kształtki;
L- rozstaw podpór.
Wartości wytrzymałości na zginanie tworzyw sztucznych ró\
nią się istotnie od wytrzymałości na
rozciÄ…ganie: praktycznie zawsze wytrzymaÅ‚ość na zginanie tworzyw ÃfM jest wiÄ™ksza od
wytrzymaÅ‚oÅ›ci na rozciÄ…ganie ÃM. Ró\
nice sÄ… niemaÅ‚e, czÄ™sto rzÄ™du 50% (ÃfM H"1,50×ÃM) ModuÅ‚y
sprÄ™\
ystości nie podlegają tej prawidłowości, z reguły ich wartości są zbli\
one (EH"Ef). Wytłumaczenie
przyczyny ró\
nic wartoÅ›ci ÃfM i ÃM przekracza zakres tego ćwiczenia.
Je\
eli próbka nie ulegnie złamaniu przed osiągnięciem wartości umownej strzałki ugięcia sc, to
wielkością charakteryzującą materiał pod względem zdolności do przenoszenia obcią\
eń zginających
jest tzw. naprÄ™\
enie przy okreÅ›lonej strzaÅ‚ce ugiÄ™cia ÃfC . Jest to najwiÄ™ksze naprÄ™\
enie normalne
Ã
Ã
Ã
(zginające), występujące w próbce w chwili osiągnięcia ugięcia sc , określone wg wzoru
przytoczonego wy\
ej. Wartość F oznacza tym razem siłę zarejestrowaną w momencie osiągnięcia
ugięcia sc (rys. 5.2).
Wielkość ÃfC jest pojÄ™ciem umownym, poniewa\
wiele tworzyw w chwili osiągnięcia strzałki
ugięcia sc znajduje się ju\
poza granicą stosowalności prawa Hooke a. Jak wiadomo, wzory u\
ywane
do przeliczania wartości pomiarowych zostały wyprowadzone przy zało\
eniu wa\
ności tego prawa. W
celu okreÅ›lenia wytrzymaÅ‚oÅ›ci na zginanie ÃfM lub naprÄ™\
enia zginającego przy umownej strzałce
ugiÄ™cia ÃfC nale\
y poddać próbie co najmniej 5 próbek. Jako wynik badania przyjmuje się średnią
arytmetyczną wykonanych oznaczeń. W normie określa się dokładnie sposób pobrania próbek oraz
tolerancje wymiarów. Przed badaniem próbki poddaje się tzw. klimatyzacji, trwającej co najmniej 16
godzin w temperaturze wynoszącej 23ą20C przy wilgotności względnej 50ą5%. Prędkość posuwu
trzpienia obciÄ…\
ajÄ…cego przy zastosowaniu zalecanej ksztaÅ‚tki o wymiarach 10×4×80 mm powinna
wynosić 2 mm/min .
Profesjonalne laboratoria przedstawiają wyniki przeprowadzonych prób w postaci protokołu, który
powinien zawierać informacje o badaniach ka\
dej próbki, włączając w to dane o typie zniszczenia, jak
i określoną wartość średnią naprę\
eń wraz z odchyleniem standartowym.
11
Rys. 5.2. Ró\
ne mo\
liwe przebiegi zale\
ności naprę\
enia od odkształcenia w próbie zginania
tworzyw.
(a) Próbka, która ulega zniszczeniu przed osiągnięciem granicy plastyczności.
(b) Próbka wykazująca maksimum, która następnie uległa złamaniu przed osiągnięciem umownej
strzałki ugięcia sc.
(c) Kształtka, która nie wykazuje maksimum ani nie ulega złamaniu przed osiągnięciem umownej
strzałki ugięcia sc.
Przy niektórych metodach rejestracji wykresów obcią\
enia na początku pojawia się nieliniowość.
W zwiÄ…zku z tym, \
e nie ma \
adnego fizycznego uzasadnienia takiego zachowania tworzyw
sztucznych, podobne nieliniowości przypisuje się niedoskonałości układu rejestrującego wykres.
EkstrapolujÄ…c liniowÄ… część krzywej do przeciÄ™cia z osiÄ… odksztaÅ‚ceÅ„ (na rys. 5.3 oznaczonÄ… jako à )
określa się rzeczywiste poło\
enie krzywej w układzie: odkształcenie-naprę\
enie.
Rys. 5.3. Przykład krzywej naprę\
enie/odkształcenie z początkowym zakresem krzywoliniowym i
wyznaczaniem punktu odkształcenia zerowego:
1  początkowa część wykresu naprę\
enie/odkształcenie sugerująca zakres krzywoliniowy,
2  ekstrapolacja części liniowej jako sposób korygowania poło\
enia poczÄ…tku wykresu obciÄ…\
ania.
12
5.2. Wyznaczanie modułu sprężystości wzdłużnej (modułu Younga) w próbie zginania
Strzałkę ugięcia f pręta prostopadłościennego o szerokości b i wysokości przekroju h, zginanego
trzypunktowo siłą o wartości F mo\
emy obliczyć z zale\
ności:
2
µ l
fi
fi = (i = 1; 2) (5.3)
6h
Kolejność postępowania przy wyznaczaniu modułu Younga jest następująca:
1. Przeprowadzając próbę zginania (niszczącą lub do osiągnięcia tylko pewnej wymaganej
strzałki ugięcia zarejestrować krzywą obcią\
enie  ugięcie lub tylko wartości siły i
ugiÄ™cia odpowiadajÄ…ce odksztaÅ‚ceniom µf1=0,0005 i µf2=0,0025. WartoÅ›ci ugięć f1 i f2
nale\
y obliczyć ze wzoru (2), podstawiajÄ…c kolejno µf1=0,0005 i µf2=0,0025.
2. Określić wartości siły F obcią\
ającej próbkę w chwilach osiągnięcia wartości odkształceń
µf1 i µf2 oraz odpowiadajÄ…ce wartoÅ›ci najwiÄ™kszego naprÄ™\
enia normalnego Ãf1 i Ãf2 .
3. Obliczyć moduł Younga materiału
à -Ã
f 2 f 1
E = (5.4)
f
µ - µ
f 2 f 1
Poniewa\
odkształcenie zerwania tworzyw sztucznych stosowanych w technice z reguły przekracza
wartość 1% jest oczywiste, \
e zakres wartoÅ›ci odksztaÅ‚ceÅ„ 0,0005d" µd"0,0025 wykorzystany do
wyznaczenia modułu nale\
y do zakresu liniowo sprÄ™\
ystego.
6. Udarność tworzyw sztucznych
6.1. Ogólna charakterystyka metod badania
Udarność jest to odporność tworzywa na złamanie spowodowane siłą przyło\
onÄ… udarowo
(dynamicznie). Jako miarę udarności przyjmuje się zazwyczaj iloraz pracy potrzebnej do
dynamicznego złamania próbki przez jej przekrój poprzeczny w miejscu złamania. Obcią\
enie
powinno być przyło\
one z odpowiednią prędkością. Badania prowadzi się najczęściej podczas
udarowego zginania lub rozciągania próbek z karbem lub bez karbu.
Do badania udarności stosuje się zwykle młoty wahadłowe, które w zale\
ności od potrzeb mogą
być wyposa\
one w dodatkowe urządzenia elektroniczne do pomiaru siły i odkształcenia. Najczęściej
stosuje się dwie metody ró\
niące się przede wszystkim sposobem mocowania próbki:
" Metoda Charpy ego, w której próbka w postaci beleczki prostopadłościennej (z karbem lub
bez karbu) podpierana jest swobodnie na obu końcach i uderzana w środku pomiędzy
podporami. Prędkość uderzenia w tej metodzie jest ściśle określona i wynosi 2,9 lub 3,8m/s.
Metoda ta obowiązuje w kraju i jest szczegółowo opisana w normie PN-EN ISO 179-
1/2004/A1, PN-EN ISO 179-2/2001, Tworzywa sztuczne. Oznaczanie udarności metodą
Charpy ego.
" Metoda Izoda, w której stosuje się równie\
próbki prostopadłościenne, jednak\
e wyłącznie z
karbem. Są one utwierdzone jednym końcem w uchwycie. Młot uderza w swobodny koniec
próbki z prędkością 3,35m/s. Metoda ta, chocia\
nie jest zalecana w kraju, obowiÄ…zuje w
wielu państwach, m.in. w USA. Wyniki oznaczania udarności metodą Izoda nie mogą być
porównywane z wynikami pomiarów uzyskanymi metodą Charpy ego.
Wskaz
niki udarności, którymi są udarność próbki z karbem i bez karbu, nie mają
bezpośredniego zastosowania do obliczeń wytrzymałościowych. Stanowią one orientacyjne wskaz
niki
13
pomocnicze o charakterze porównawczym a niekiedy mogą nawet decydować o wyborze materiału.
Mo\
na je np. wykorzystywać do oceny wpływu koncentracji naprę\
eń przez porównanie udarności
próbek z karbem i bez karbu lub do oceny stopnia kruchości tworzyw w niskiej temperaturze.
Udarność ró\
nych polimerów badanych w temperaturze pokojowej znacznie ró\
ni siÄ™ od siebie.
Najmniejszą udarność wykazują polimery o temperaturze kruchości wy\
szej od temperatury
pokojowej (np. polistyren, polimetakrylan metylu ), a więc tworzywa, w których w temperaturach
badania istniejÄ… du\
e siły międzycząsteczkowe. Udarność maleje tak\
e wraz ze wzrostem stopnia
krystaliczności i wielkości krystalitów oraz ze spadkiem masy cząsteczkowej. W porównywalnych
temperaturach polimery usieciowane wykazują większą udarność od polimerów nieusieciowanych.
Zwiększenie udarności uzyskujemy przez wprowadzenie do niektórych polimerów odpowiednich
napełniaczy lub zmiękczaczy. Te ostatnie zmniejszają oddziaływania międzycząsteczkowe.
6.2. Oznaczanie udarności tworzyw sztucznych metodą Charpy ego
Metoda oznaczania polega na złamaniu próbki, której sposób podparcia odpowiada schematowi
poziomej belki swobodnie obustronnie podpartej. Złamanie powinno się osiągnąć jednym uderzeniem
wahadłowego młota w jej środek pomiędzy podporami, dla próbek z karbem - po stronie przeciwległej
do nacięcia.
6.2.1. Zakres stosowania próby
Próbę stosuje się do oznaczania wskaz
ników udarności sztywnych tworzyw sztucznych
(z wyłączeniem tworzyw porowatych) podczas udarowego zginania próbek z karbem i bez karbu.
Stosuje siÄ™ jÄ… tak\
e do kontroli produkcji i atestacji odbioru tworzyw oraz otrzymywanych z nich
wyrobów. Mo\
e równie\
słu\
yć do oceny kruchości i ciągliwości tworzywa w zakresie określonym
warunkami badania.
Otrzymane w wyniku badań wskaz
niki nie świadczą o wytrzymałości wyrobu w warunkach
u\
ytkowania, co wynika z umownego charakteru określanych wielkości.
Celem próby jest oznaczenie następujących wskaz
ników wytrzymałości podczas zginania
udarowego:
a/ udarność próbki bez karbu an  praca zu\
yta na dynamiczne złamanie próbki bez karbu,
odniesiona do początkowego przekroju poprzecznego próbki w miejscu złamania,
b/ udarność próbki z karbem ak  praca zu\
yta na dynamiczne złamanie próbki z karbem,
odniesiona do początkowego przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu,
c/ udarność względna KZ  stosunek udarności z karbem ak do udarności bez karbu an badanego
tworzywa w jednakowych warunkach badania.
6.2.2. PrzyrzÄ…d pomiarowy
Do wykonania oznaczenia stosuje się młot wahadłowy sztywnej konstrukcji, umo\
liwiajÄ…cy
oznaczenie energii zu\
ytej na złamanie próbki. Wartość tej energii stanowi ró\
nicÄ™ poczÄ…tkowej
energii potencjalnej młota i energii pozostałej po złamaniu próbki. Skala przyrządu powinna być
skorygowana na straty spowodowane tarciem i oporem powietrza. Produkuje się młoty Charpy ego
o ró\
nych zakresach maksymalnej energii udaru ( 0,5÷50 J ). KsztaÅ‚t mÅ‚ota i podpór oraz warunki
jego zamocowania do podło\
a w laboratorium sÄ… znormalizowane. Podstawowe dane
charakterystyczne przyrzÄ…du podaje norma PN-EN ISO 179-1/2004/A1, PN-EN ISO 179-2/2001.
14
6.1 Poło\
enie próbki i kierunek uderzenia młotem Charpy ego.
Rys. 6.2 Ostrze młota i podpory próbki.
6.2.3. Próbki
Próbki w postaci prostopadłościennych beleczek wykonuje się według wytycznych odpowiednich
norm technologicznych wymienionych w normie PN-EN ISO 179-1/2004/A1, PN-EN ISO 179-
2/2001, stosując parametry podane w normach przedmiotowych dla badanego materiału. Wymieniona
norma zaleca stosowanie trzech typów próbek ró\
niących się rozmiarami i rozstawem podpór.
Podczas badania próbek z karbem zaleca się stosowanie jednego z dwóch typów karbu:
" podcięcia o kształcie prostokąta - karb typu A
" podcięcia o kształcie trójkąta - karb typu B.
Na rys.6.4 pokazano zalecany kształt próbki i karbów. Wartości wymiarów zaznaczonych na rysunku
oraz szczegółowe wytyczne dotyczące sposobu wykonania karbu są podane w normie.
O wyborze typu próbki i karbu powinna decydować norma przedmiotowa na badany materiał. Na
ogół, jeśli norma przedmiotowa nie postanawia inaczej, zaleca się stosowanie próbki typu 2 baz karbu
i typu 2 z karbem B.
W razie konieczności stosowania próbek o wymiarach niezgodnych ze znormalizowanymi (np. próbki
wycinane z gotowych płyt laminatów), nale\
y kierować się wytycznymi podanymi w normie
PN-EN ISO 179-1/2004/A1 lub w odpowiedniej normie przedmiotowej.
15
450Ä…10 450Ä…10
450Ä…10
A B C
Rys.6.3. Rodzaje karbów: A - karb typu A , (promień podstawy karbu rN=0,25mmą0,05 mm), B - karb typu B
(promień podstawy karbu rN=1,00mmą0,05 mm), C - karb typu C (promień podstawy karbu rN=0,10mmą0,02
mm)
6.2.4. Warunki wykonania próby
1. Warunki klimatyzacji próbek przed próbą oraz warunki wykonania oznaczenia są takie same, jak w
próbie rozciągania tworzyw sztucznych.
2. Liczba badanych próbek powinna wynosić co najmniej 10, je\
eli w normach przedmiotowych nie
przewiduje siÄ™ inaczej.
3. Wybrany do badań młot wahadłowy powinien mieć odpowiedni zapas energii i \
ądaną prędkość
tak, aby na złamanie próbki zostało zu\
yte nie mniej, ni\
10% i nie więcej, ni\
80% zapasu energii
młota. Wyboru nale\
y dokonać na podstawie wytycznych normy PN-EN ISO 179-1/2004/A1,
PN-EN ISO 179-2/2001 oraz wstępnych prób rozpoznawczych.
6.2.5. Sposób wykonania oznaczenia
Wskazówkę skali energii młota nale\
y ustawić tak, aby stykała się ona z zabierakiem, gdy wahadło
jest w pozycji podniesionej i zaaretowanej. Następnie nale\
y przeprowadzić próby kontrolne (bez
próbek ) w celu sprawdzenia, czy całkowite straty na starcie nie są większe, ni\
dopuszczalne, podane
w normie PN-81/C-89029.
Próbkę ustawia się na podporach tak, aby środek karbu wypadł dokładnie w płaszczyz
nie ruchu
ostrza młota. Zwalnianie areta\
u powinno być przeprowadzone ostro\
nie, bez wstrząsów. Następnie
nale\
y odczytać na skali energię zaabsorbowaną przez próbkę i je\
eli jest to konieczne, zastosować
korektÄ™ na straty przez tarcie.
B pęknięcie
B
pęknięcie
C D C
A
A
przemieszczenie
przemieszczenie
Rys. 6.4 Pęknięcie w czasie udarowego zginania próbki: (A) kruche, (B) plastyczne, gdzie a -odkształcenie
sprÄ™\
yste, b - odkształcenie plastyczne.
16
siła
siła
Do obliczania udarności materiału mo\
na przyjmować tylko próbki całkowicie złamane, jak
równie\
pęknięte, których obie części łączy tylko cienka błonka naskórka prasowniczego.
6.2.6. Obliczanie wartości udarności materiału
Udarność próbek bez karbu (an ) oblicza się ze wzoru:
an=An/b× t, (6.1)
w którym An oznacza energie uderzenia zu\
ytą na złamanie próbki, b jest szerokością próbki a t
jej grubością.
Udarność próbek z karbem (ak) oblicza się ze wzoru:
ak=Ak/b× tk , (6.2)
w którym Ak oznacza energię zu\
ytą na złamanie próbki z karbem a b i tk są wymiarami
przekroju poprzecznego w miejscu osłabienia karbem.
Udarność względną (KZ) oblicza się ze wzoru:
KZ=(ak/an )×100% (6.3)
Za wynik oznaczenia udarności an i ak nale\
y przyjąć średnią arytmetyczną wyników co
najmniej 10 oznaczeń obliczonych ze wzorów (6.6) i (6.2) oraz, je\
eli jest to wymagane, odchylenie
średnie i współczynnik wariancji. Obliczone wartości udarności podaje się z dokładnością do dwóch
cyfr znaczÄ…cych.
7. Cel i zakres ćwiczenia.
Ćwiczenie ma na celu zapoznanie studentów z in\
ynierskimi podstawami badania i doboru
tworzyw sztucznych stosowanych do wyrobu opakowań.
W zakres ćwiczenia wchodzi:
a/ samodzielne wykonanie znormalizowanych prób rozciągania, zginania i udarności kilku
wybranych tworzyw sztucznych,
b/ określenie własności wytrzymałościowych badanych próbek przez wyznaczenie
zdefiniowanych w normach wskaz
ników wytrzymałościowych,
c/ przeprowadzenie krótkiej zbiorczej analizy otrzymanych wyników, mającej na celu porównanie
mechanicznego zachowania się ró\
nych tworzyw sztucznych przy danym sposobie obciÄ…\
ania oraz
danego tworzywa sztucznego przy ró\
nych sposobach obciÄ…\
ania.
Podczas przeprowadzonych, wymienionych prób wytrzymałościowych, wyznaczone zostaną
następujące charakterystyki mechaniczne:
- granica plastyczności,
- wydłu\
enie,
- moduł sprę\
ystości wzdłu\
nej,
- udarność Charpy ego z karbem, bez karbu i względną,
- wytrzymałość na zginanie,
- wytrzymałość na rozciąganie
17
Sprawozdanie z badań
Sprawozdanie wykonane przez studentów powinno zawierać:
- dane dotyczące próbki  typ, szerokość i grubość przekroju równoległego, łącznie
z wartościami średnimi, minimalnymi i maksymalnymi, sposób wykonania kształtek
- liczbę badanych próbek
- dane dotyczące maszyny wytrzymałościowej
- dane dotyczące rodzaju miernika wydłu\
enia lub odkształcenia
- dane dotyczÄ…ce rodzaju uchwytu urzÄ…dzenia i nacisku mocowania
- prędkość badania
- wyniki badań
- średnie wartości mierzonych
- standardowe odchylenie
- obliczenia zadanych wielkości wytrzymałościowych
- informację, czy którąkolwiek z próbek do badań odrzucono lub zastąpiono
i z jakiego powodu
- datę pomiarów.
18