Испытания на удар — это группа испытаний, позволяющих оценить прочностные свойства пластических масс при ударных воздействиях.

При стандартных статических испытаниях, например, испытаниях на растяжение и изгиб, материал поглощает энергию медленно. В действительности обычно материалы быстро поглощают энергию приложенного усилия, например, от падающих предметов, ударов, столкновений, падений и т. д. Целью испытаний на прочность при ударе и является имитация таких условий.

Существует целая группа испытаний, позволяющих оценить прочностные свойства пластических масс при ударных воздействиях. Эти испытания проводят либо на маятниковых копрах (испытания на двухопорный изгиб по Шарли), либо с помощью падающего груза. Испытание на двухопорный изгиб (по ГОСТу 4647-82) заключается в разрушении образцов с надрезом и без надреза ударом маятника поперек образца, установленного горизонтально на двух опорах.

В ходе испытаний определяют ударную вязкость — величину работы, затраченной на разрушение образца, отнесенную к площади его поперечного сечения или к площади поперечного сечения образца в месте надреза, а также коэффициент ослабления ударной вязкости, характеризующий отношение ударной вязкости образца с надрезом к ударной вязкости образца без надреза. Испытания ведут при скорости движения маятника 2,9 или 3,8 м/с в зависимости от ударной прочности материала.

Эти испытания могут проводиться при комнатной температуре либо при пониженных температурах для определения хрупкости. Испытуемые образцы могут быть разными по типу и размерам надрезов; обычно применяют образцы в форме брусков с надрезом или без надреза. Число образцов должно быть не менее пяти.

Ударные характеристики материала могут в значительной мере зависеть от толщины образца и ориентации молекул. Разные толщины образцов, используемых в методах 15О и А5ТМ, могут весьма значительно повлиять на значения прочности при ударе. Например, при испытании образцов из поликарбоната по Изоду изменение толщины образцов с разной молекулярной массой с 3 мм на 4 мм наблюдался даже переход характера разрушения от вязкого к хрупкому.

Лит.: «Экструзия профильных изделий из термопластов» ред. В.П. Володин, изд. Профессия, Спб 2005

Испытания натурные — проводимые в природных условияx.

Профильное изделие должно эксплуатироваться определенный срок. Полимерные изделия подвержены старению, сокращающему срок эксплуатации, которое обусловлено действием механических нагрузок, климатических факторов, химических сред. При эксплуатации в изделии постепенно накапливаются повреждения, при превышении критического уровня которых происходит разрушение, поэтому важно знать влияние различных факторов на накопление повреждений и прогнозировать продолжительность нормальной эксплуатации изделия (долговечность).

К настоящему времени накоплен большой опыт работы с полимерными материалами, проведены широкие экспериментальные исследования процессов их старения при различных видах воздействий и нагружения. Все это позволяет проводить научно обоснованное прогнозирование гарантийных сроков эксплуатации изделий на основе законов физико-химических процессов старения полимеров.

Для прогнозирования стабильности свойств пластмасс во времени используют два основных подхода. Первый заключается в применении принципов суперпозиции (температурной, частотно-временной, концентрационной и т. п.), проведении ускоренных испытаний и экстраполяции полученных данных на условия хранения и эксплуатации.

Второй подход заключается в моделировании условий эксплуатации полимерных изделий с последующей проверкой сохряняемости эксплуатационных параметров. Подробно оба подхода рассмотрены в работе.

Лит.: «Экструзия профильных изделий из термопластов» ред. В.П. Володин, изд. Профессия, Спб 2005

Испытания падающим грузом — это испытание обычно применяется для твердых материалов, способных разрушаться при ударных нагрузках.

Сущность испытания заключается в подборе груза и высоты его падения, определяющих работу разрушения образца. В разделе 8.5.1 главы 8 рассматривается испытание падающим грузом образцов оконных профилей в соответствии с ГОСТом 30673-99 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков». Сферический боек радиусом 25 мм и массой 1000 г падает с высоты 1500 мм на образец, уложенный на опоры, расстояние между которыми составляет 200 мм. Испытания проводят при температуре -10 или -20 °С.

Подоконники испытывают при температуре +6 °С, высота падения 700 мм. Образец считается выдержавшим испытание, если при визуальном контроле на его поверхности не обнаружено трещин, разрушений, отслоений отделочного покрытия. В месте удара на поверхности образца допускаются вмятины. Результат испытания считается удовлетворительным, если испытания выдержали не менее 9 из 10 испытанных образцов. Для других изделий методика испытания может отличаться.

Лит.: «Экструзия профильных изделий из термопластов» ред. В.П. Володин, изд. Профессия, Спб 2005

Испытания термомеханические — это испытания, позволяющие оценить температурные границы эксплуатации и переработки полимерного материала.

Сущность термомеханических методов заключается в определении деформируемости полимеров в широкой области температур при нагружении или отсутствии нагрузок. Термомеханические методы позволяют определить температурные области перехода аморфных полимеров из стеклообразного в высокоэластическое состояние и далее в вязко-текучеее, а также установить температуры начала деструкции. Для кристаллизующихся полимеров по резкому изменению деформируемости материала на термомеханической кривой можно оценить начало и конец диапазона плавления кристаллитов (поскольку плавление — это фазовый переход). По смещению областей фазовых переходов можно установить изменение строения или состава полимерных макромолекул, структурирование или деструкцию, пластификацию, наполнение и другие изменения химической и физической структуры полимера.

С помощью термомеханических методов можно также осуществлять производственный контроль стабильности свойств разных марок и партий промышленных полимеров. Термомеханические кривые определяют либо при кратковременном периодическом приложении нагрузки, либо при непрерывном ее воздействии. Оба метода показывают одинаковые значения температуры стеклования Тс и температуры текучести Гт, однако первый метод дает более ясную физическую картину.

Испытания ударной прочности — это испытания характеризующие скорее чувствительность материала к надрезу, а не его способность выдерживать удар.

Ударная прочность по Изоду 15О 180 (А5ТМ О256). Испытания образцов с надрезом на ударную прочность по Изоду стали стандартным методом для сравнения ударной прочности пластмасс. Однако результаты этого метода испытаний мало соответствуют реакции формованного изделия на удар в реальной обстановке. Эти испытания характеризуют скорее чувствительность материала к надрезу, а не его способность выдерживать удар. Результаты этих испытаний широко используются как справочные для сравнения ударных вязкостей материалов. Испытания с надрезом на ударную прочность по Изоду лучше всего применимы для определения ударной прочности изделий, имеющих много острых углов, например ребер, пересекающихся стенок и других мест концентрации напряжений. При испытаниях образцов без надреза результаты всегда выше по сравнению с испытаниями образцов с надрезом из-за отсутствия концентраторов напряжений.

Ударной прочностью образцов с надрезом по Изоду является энергия удара, затраченная на разрушение надрезанного образца, деленная на исходную площадь поперечного сечения образца в месте надреза. Эту прочность выражают в кДж/м2. Образец вертикально зажимают в зажимах ударного копра.

Результаты испытаний по 15О определяют как энергию удара в джоулях, затраченную на разрушение испытуемого образца, деленную на площадь поперечного сечения образца в месте надреза. Результат выражают в кДж/м2. Результаты испытаний по методу АЗТМ определяют как энергию удара в джоулях, деленную на длину надреза (т. е. толщину образца). Их выражают в Дж/м. Практический коэффициент пересчета равен 10: т. е. 100 Дж/м равно приблизительно 10 кДж/м2.

Также существует ударная прочность по Шарпи (15О 179, А5ТМ В256, ГОСТ 4647). Основным отличием методов Шарпи и Изода является способ установки испытуемого образца.