Пластмасса представляет собой искусственный материал, способный менять форму при нагреве под давлением и сохранять ее при остывании.
Главным компонентом пластмасс являются полимеры – высокомолекулярные вещества, состоящие из молекул с повторяющимися структурными звеньями (мономеры).
Кроме полимеров в состав пластмасс при их изготовлении вводятся различные добавки:
- Пластификаторы (увеличивают эластичность);
- Композиты (усиливают прочность);
- Стабилизаторы (способствуют продлению ресурса использования готового изделия);
- Антипирены (снижают горючесть пластмасс);
- Красители (создают цветовую гамму изделий).
Свойства, виды, применение пластмасс
В зависимости от свойств пластмассы делятся на несколько видов. Например, всем хорошо известные полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, фенолформальдегид, полиуретан.
Несмотря на то, что каждый вид пластмасс имеет свои отличительные свойства, в целом имеется множество общих:
- Податливость в формовке и обработке;
- Малый вес;
- Хорошие теплоизоляционные характеристики;
- Высокая эластичность;
- Устойчивость к коррозии и гниению;
- Хорошие диэлектрические качества;
- Способность к выдерживанию высоких нагрузок.
Наличие перечисленных и других свойств обеспечили пластмассам широкий круг применения. Без них невозможно представить практически все сферы народного хозяйства.
Прежде, чем воплотиться в какое-либо изделие, пластмассы подвергаются множеству различных проверок на качество. Необходимость проверки вызвана тем, что в процессе эксплуатации изделия часто подвергаются различны динамическим нагрузкам, в том числе ударным. Бытовые предметы, детские игрушки, различные приборы для работы под нагрузками не предназначены, но нередко ломаются при случайных ударах. Исходя из этого, ударные испытания материалов, изделий и конструкций из пластмассы необходимо проводить. Рассмотрим один из методов такой проверки.
Испытание на ударную вязкость
Требования к проведению испытаний изложены в ГОСТ 4647-2015 «Пластмассы. Метод определения ударной вязкости по Шарпи» и ГОСТ 19109-2017 «Пластмассы. Метод определения ударной вязкости по Изоду».
Ударная вязкость – это способность пластмасс поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.
Значение характеристики «ударная вязкость» при проектировании. Способы ее определения.
Знание показателя ударной вязкости дает надежное определение прочности испытываемой пластмассы. Характеристика дает представление о том, что происходит с пластиком при резких ударах. В свою очередь это способствует правильному выбору материала для различных изделий с целью повышения их эффективности, безопасности и долговечности.
Испытания пластмасс на ударную вязкость чаще всего проводятся двумя способами – по Шарпи (трехточечный ударный изгиб) и по Изоду (консольный изгиб). Схематично они выглядят следующим образом (см. рис 1 и рис.2).
Рисунок 1 Рисунок 2
Различия в этих двух методах испытания незначительные, но они имеются, что видно из таблицы 1.
Таблица 1
В качестве примера рассмотрим метод испытания на ударную вязкость пластмасс по Шарпи.
Для испытания готовятся пять образцов прямоугольного сечения размером 80*10*4 мм с V-образным надрезом.
Испытания проводятся на маятниковом копре МИК. Образец располагается на двух опорах копра так, чтобы надрез находился на противоположной удару стороне.
Маятник поднимается на заданную высоту в исходное верхнее положение. Затем его отпускают.
При падении маятник ударяет по образцу и разрушает его. В это время контрольно-измерительные приборы копра фиксируют высоту маятника до удара и после (см. рис. 3).
Рисунок 3
где: α – угол начального подъема маятника; β – угол подъема маятника после разрушения образца; 1 – образец; 2 – маятник; 3 – шкала.
Остается обработать полученные результаты и определить ударную вязкость испытываемого материала. При известных массе груза и длине маятника, значений углов α и β, определяется работа, затраченная на деформацию и разрушение образца. Для этого применяется формула K = Gl (cos β – cos α), где G – масса маятника, l – сила маятника, остальные значения символов указаны в пояснениях к рис. 3.
Подробное описание процесса испытания содержится в ГОСТ 4647-2015.
Результаты испытания и расчеты после их обработки отражаются в протоколе испытаний.