PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W CHEŁMIE

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W CHEŁMIE INSTYTUT NAUK TECHNICZNYCH I LOTNICTWA
Laboratorium Tworzyw Polimerowych
Imię i nazwisko: Konrad Oleszczuk Konrad Ochman Hubert Piróg	Nr ćwiczenia: 5 Temat: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW POD WPŁYWEM TEMPERATURY.
Data: 28.04.2015	Grupa dziekańska: Gr. 4a	Rok akademicki: 2014/2015	Ocena/Podpis: ………………………

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych właściwości cieplnych tworzyw oraz określenie temperatury odporności cieplnej metodą HDT.

2. Przebieg ćwiczenia

Wykonanie pomiaru temperatury metodą HDT

Prawidłowo przeprowadzone ćwiczenie z oznaczania temperatury ugięcia pod obciążeniem wymaga wykonania następujących czynności:

1. Włączyć urządzenie XRW-S300.

2. Platformę ze stanowiskami pomiarowymi unieść do góry naciskając odpowiedni przycisk na obudowie urządzenia i wyłączyć urządzenie.

3. Przygotowane przez prowadzącego próbki zwymiarować, a następnie założyć na podpory (rys. 8).

4. Określić metodę pomiaru A, B lub C, obliczyć obciążenie wymagane do uzyskania stałego naprężenia zginającego próbkę, a następnie masę niezbędną do umieszczenia na wsporniku trzpienia w celu uzyskania wymaganego obciążenia, a także ugięcie standardowe.

5. Założyć na wspornik trzpienia obciążniki odpowiadające obliczonemu obciążeniu, uruchomić czujniki przemieszczenia naciskając na ich obudowie przycisk czerwony, sprawdzając czy na wyświetlaczy znajduje się symbol „S”, jeśli nie należy przytrzymać przycisk czerwony aż do momentu pojawienia się na wyświetlaczu symbolu `S”, a następnie sprawdzić czy na wyświetlaczu pojawił się symbol „REF” jeśli nie to należy nacisnąć przycisk „DIR”, co spowoduje wyświetlenie na wyświetlaczu symbolu „REF”.

6. Dosunąć końcówkę pomiarową czujnika do górnej powierzchni obciążnika, tak aby na wyświetlaczu czujnika pojawiły się cyfry 0 (rys. 9).

7. Ponownie uruchomić urządzenie i opuścić platformę w dół, wraz z ułożonymi na podporach próbkami,

8. Za pomocą przycisków na pulpicie sterowniczym urządzenia wybrać w menu głównym szybkość nagrzewania, wartość ugięcia, wprowadzić wymiary próbek i odległość między podporami, wartość najwyższej temperatury nagrzewania oraz zatwierdzić rodzaj wykonywanego testu (HDT).

9. Włączyć mieszadła i odczytywać z wyświetlacza pulpitu sterowniczego co pewien czas wartość temperatury i ugięcia aż do czasu i temperatury osiągnięcia ugięcia standardowego, co zostanie zasygnalizowane dźwiękiem.

10. Po zakończeniu pomiaru wyłączyć urządzenie oraz czujniki.

3. Stanowisko badawcze

Aparatura do wyznaczania temperatury metodą HDT ugięcia pod obciążeniem

Oznaczanie temperatury ugięcia pod obciążeniem wykonuje się zgodnie z normą PN-EN ISO 75-1:2013-06E  -  Tworzywa sztuczne. Oznaczanie temperatury ugięcia pod obciążeniem. Część 1: Ogólna metoda badania oraz PN-EN ISO 75-2:2006P  -  Tworzywa sztuczne. Oznaczanie temperatury ugięcia pod obciążeniem. Część 2: Tworzywa sztuczne i ebonit.

Oznaczanie temperatury ugięcia pod obciążeniem odbywa się za pomocą urządzenia XRW-S300, składającego się z obudowy, w której znajdują się wszystkie niezbędne układy, pulpitu sterowniczego oraz zestawu trzech czujników przemieszczenia przyporządkowanych trzem stanowiskom pomiarowym.

Wygląd stosowanego urządzenia XRW-S300 pokazano na rysunku 4.

Rys. 4. Urządzenie XRW-S300 do pomiaru temperatury HDT: 1 - obudowa, 2 - przycisk awaryjnego wyłączania, 3 - przyciski sterujące platformą (ruch w górę/dół), 4 - pulpit sterowniczy, 5 - wyświetlacz LCD, 6 - czujnik przemieszczenia, 7 - obciążniki, 8 - silnik mieszadła oleju, 9 - platforma z trzema stanowiskami pomiarowymi

W obudowie urządzenia znajduje się zbiornik z olejem silikonowym, który może być nagrzewany, za pomocą grzejników elektrycznych o mocy 3kW, do najwyższej temperatury 300^oC, z szybkościami nagrzewania 50^oC lub 120^oC. W zbiorniku znajdują się dwa mieszadła śrubowe napędzane silnikami, których zadaniem jest ujednorodnienie temperatury oleju w zbiorniku oraz ruchoma platforma (rys. 5) z trzema stanowiskami pomiarowymi. Stanowisko pomiarowe składa się z podstawy, na której zamontowane są podpory próbki oddalone od siebie o 64 mm lub 100 mm. Dokładnie pośrodku, pomiędzy podporami znajduje się ruchomy trzpień, którego nacisk wywiera w próbce zadane naprężenie zginające. Trzpień z jednej strony połączony jest na stałe ze wspornikiem, na którym umieszcza się obciążenie niezbędne do wywarcia żądanego naprężenia zginającego, drugi koniec trzpienia o zaokrąglonej krawędzi utworzonej przez dwie zbieżne płaszczyzny styka się z powierzchnią próbki pomiarowej. Końcówka pomiarowa czujnika, przemieszczając się wraz z obciążnikiem umieszczonym na wsporniku trzpienia, rejestruje wielkość jego przesunięcia pionowego, spowodowanego

ugięciem próbki.

Rys. 5. Platforma z trzema stanowiskami pomiarowymi; a) uniesiona do góry, b) opuszczona; 1 - czujnik, 2 - obciążnik, 3 - wspornik obciążnika, 4 - próbka pomiarowa, 5 - kolumny prowadzące, 6 - silnik mieszadła

Platforma ze stanowiskami pomiarowymi przemieszcza się pionowo w górę lub w dół za pomocą układu elektrycznego sterowanego przyciskami umieszczonymi na obudowie urządzenia, obok włącznika głównego.

PE-HWST - badany materiał

Właściwości i zastosowanie:

Odporny na działanie wysokich temperatur, naturalny

• Budowa zbiorników i aparatów chemicznych

• Energetyka i elektrotechnika

• Przemysł spożywczy

• Budowa maszyn

• Technika transportu, przenośniki i technika magazynowa

4. Wyniki pomiarów:

Temperatura: 33.17 ºC

Ugięcie [mm]:

1.0

2.0

3.0

Temperatura: 38.97ºC

Ugięcie:

1.0

2.0,01

3.0,02

Temperatura: 42,66 ºC

Ugięcie:

1.0

2.0,02

3.0,04

Temperatura: 46.92 ºC

Ugięcie:

1.0

2.0,03

3.0,06

Temperatura: 51.00 ºC

Ugięcie:

1.0,01

2.0,05

3.0,10

Temperatura: 35.81 ºC

Ugięcie [mm]:

1.0

2.0,01

3.0,01

Temperatura: 40.02 ºC

Ugięcie:

1.0

2.0,01

3.0,02

Temperatura: 44,76 ºC

Ugięcie:

1.0

2.0,02

3.0,05

Temperatura: 48.94 ºC

Ugięcie:

1.0

2.0,04

3.0,08

Temperatura: 53.21 ºC

Ugięcie:

1.0,01

2.0,06

3.0,13

Temperatura: 55.21 ºC

Ugięcie:

1.0,02

2.0,07

3.0,16

Temperatura: 59.31 ºC

Ugięcie:

1.0,05

2.0,15

3.0,32

Temperatura: 63.31 ºC

Ugięcie:

1.0,19

2.0,51

3.1,03

Temperatura: 57.26 ºC

Ugięcie:

1.0,02

2.0,10

3.0,20

Temperatura: 61.30 ºC

Ugięcie:

1.0,09

2.0,27

3.0,56

Temperatura: 65.28 ºC

Ugięcie:

1.0,41

2.1,02

3.2,08

Temperatura: 67.33 ºC

Ugięcie:

1.0,81

2.1,92

3.4,04

WYNIKI ( ugięcie ≥ 1mm)

1. 67,94 ºC

2. 65,28 ºC

3. 63,18 ºC

4. Wykresy ugięcia w funkcji temperatury i czasu:

5. Wnioski:

W tym ćwiczeniu badaliśmy zmianę właściwości mechanicznych i plastycznych tworzywa PE-HWST metodą HDT. Zauważyliśmy, że po przekroczeniu temperatury 60º C ugięcie zaczęło rosnąć bardzo widocznie co przedstawione jest na wykresach. Przekroczenie granicy 1 mm zostało przedstawione w końcowym wyniku i wynosiło kolejno: 63,18 ºC, 65,28 ºC i 67,94º C. Doświadczenie to pomaga nam w określeniu możliwości zastosowania danego tworzywa. Badane tworzywo wykazało dobre właściwości cieplne co pozwala na szerokie zastosowanie. Przejście tworzywa z jednego stanu skupienia w inny charakteryzuje temperatura znamionowa - temperatura zaszklenia, temperatura mięknienia oraz temperatura topnienia.

---