🔩 塑料拉伸性能——在0.05 %至0.25 %应变之间测定拉伸模量
三句话速览
试样沿其纵轴以恒定试验速度拉伸，直至断裂或应力、伸长达到规定值，同时测量力和伸长。该检测依据 PN-EN ISO 527-1:2020-01；模量测定范围：0.05 %与0.25 %应变之间；弦线模量或最小二乘直线斜率。整个程序共 8 个步骤；主要用于：热塑性和热固性塑料的验收和质量控制、塑料薄膜、板材、片材和层压板的检测、玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维增强复合材料的检测。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 527-1:2020-01
- 类别: 材料与无损检测
- 操作步骤数: 8
- 测定的量: 拉伸模量、拉伸强度、屈服应力和屈服应变、断裂应力和断裂应变、规定应变下的应力
- 模量测定范围: 0.05 %与0.25 %应变之间；弦线模量或最小二乘直线斜率
- 模量用伸长的准确度: 标距不大于50 mm时为±1 µm（2019年版引入的变更）
概述
本标准规定了在规定条件下测定塑料和塑料复合材料拉伸性能的一般原则。定义了适合不同类型材料的若干种试样；详细内容见ISO 527系列的其他部分。这些方法用于研究试样的拉伸行为，并测定拉伸强度、拉伸模量以及描述应力-应变关系的其他量。
这些方法有选择地适用于：硬质和半硬质热塑性注塑、挤出和浇铸材料，包括填充和增强的复合物以及这些材料的片材和薄膜；硬质和半硬质热固性模塑材料，包括填充和增强的复合物以及片材和层压板；含单向和非单向增强材料（如毡、织物、无捻粗纱布、短切原丝、组合和混杂增强材料、粗纱和磨碎纤维）的纤维增强热固性和热塑性复合材料，以及由预浸材料（预浸料）制成的片材；以及热致液晶聚合物。这些方法通常不适用于硬质泡沫材料（适用ISO 1926），也不适用于含泡沫材料的夹层结构。
该系列各部分规定了具体条件：第2部分——模塑和挤出塑料，第3部分——厚度小于1 mm的薄膜和薄片，第4部分——各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料，第5部分——单向纤维增强复合材料。一次试验至少包括五个试样，所测性能的最终结果为其平均值。ISO 527-1:2019版消除了计算模量所用伸长准确度方面的不一致：对于不大于50 mm的标距，准确度定为±1 µm。
方法原理
试样沿其主纵轴以恒定试验速度拉伸，直至试样断裂或应力（载荷）或应变（伸长）达到预定值。试验过程中测量试样承受的力及其伸长。应力定义为法向力与标距内原始横截面积之比，横截面为试样中间部分原始宽度与厚度的乘积；为区别于以瞬时截面为基准的真实应力，有时称为工程应力。试验速度为夹具分离速度。拉伸模量是应力-应变曲线在0.05 %与0.25 %应变区间内的斜率；可按弦线模量或按最小二乘法拟合直线的斜率计算。
应用领域
- 热塑性和热固性塑料的验收和质量控制
- 塑料薄膜、板材、片材和层压板的检测
- 玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维增强复合材料的检测
- 原料批次比较以及填料和增强材料影响的评估
- 结构计算和材料文件的输入数据
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测定的量 | 拉伸模量、拉伸强度、屈服应力和屈服应变、断裂应力和断裂应变、规定应变下的应力 |
| 模量测定范围 | 0.05 %与0.25 %应变之间；弦线模量或最小二乘直线斜率 |
| 模量用伸长的准确度 | 标距不大于50 mm时为±1 µm（2019年版引入的变更） |
| 试样数量 | 每次试验至少五个；最终结果为平均值 |
| 几何量 | L0——标距，b——宽度，h——厚度，A = b·h——原始横截面 |
| 试验速度 | 夹具分离速度，单位mm/min；试验过程中恒定 |
| 不适用范围 | 这些方法通常不适用于硬质泡沫材料（ISO 1926）以及含泡沫材料的夹层结构 |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 527-1:2020-01
- 标准名称（波兰语）
- Tworzywa sztuczne — Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu — Część 1: Zasady ogólne
- 标准名称（英语）
- Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles
分步操作程序
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试样制备
将试样模塑成所选尺寸，或从成品和半成品上机加工、切割或冲切：模塑件、层压板、薄膜以及挤出或浇铸片材。试样类型及其制备方法由ISO 527系列的相应部分规定，根据材料类型选择。
-
尺寸测量
按ISO 16012测量试样中间部分的宽度b和厚度h，并计算原始横截面A = b·h。确定标距L0——试样中间部分标线之间的距离；各类试样给出的数值为最大标距。
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状态调节
按ISO 291在标准环境中对试样进行状态调节；类橡胶材料采用ISO 23529的制备和状态调节程序。
-
试验条件
在符合ISO 291的试验环境中进行试验。检查力值测量系统（ISO 7500-1）和引伸计（ISO 9513）的校准，测定模量时应满足标准附录C的校准要求。
-
夹持试样和选择速度
将试样沿轴向夹持在夹具中，无预应力、无滑移。根据该系列的相应部分和所测量的类型选择试验速度；测定模量的速度低于测定强度的速度。
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拉伸
以恒定速度沿纵轴拉伸试样，直至断裂或达到规定的应力或伸长值，同时记录力和伸长。
-
计算
以力与原始横截面之商计算应力，并计算相对于标距的应变。由0.05 %至0.25 %的应变区间测定拉伸模量，并测定拉伸强度（第一个局部最大值处的应力）、屈服应力和屈服应变以及断裂应力和断裂应变。
-
结果和报告
至少试验五个试样并给出平均值；按ISO 2602估计平均值的置信区间。报告中给出试样类型和型号、状态调节和试验条件、试验速度以及测定的量。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 拉伸试验机 | 力值测量系统按ISO 7500-1校准，夹具分离速度恒定且可调 | — |
| 引伸计 | 按ISO 9513校准的伸长测量系统；测定模量时的校准要求见标准附录C | — |
| 夹具 | 夹持试样时无滑移，夹持区域无损伤 | — |
| 尺寸测量器具 | 按ISO 16012测定试样线性尺寸 | — |
| 状态调节用环境箱 | 按ISO 291的状态调节和试验标准环境 | — |
| 试样冲刀或加工机床 | 用于从成品和半成品上冲切、切割或机加工试样 | — |
职业健康与安全
- 试样断裂会释放弹性能——试验机工作空间设防护罩，戴防护眼镜
- 纤维增强复合材料断裂时的碎片——防护罩，避免接触纤维碎片
- 试样冲切和机加工——刀具防护罩，抽除塑料和复合材料粉尘
- 玻璃纤维和碳纤维复合材料粉尘刺激皮肤和呼吸道——手套、口罩、抽风
- 试验机的活动夹具——试验过程中不要将手伸入夹具之间
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 527-1:2020-01 — 《Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles》。
该方法的原理是什么？
试样沿其主纵轴以恒定试验速度拉伸，直至试样断裂或应力（载荷）或应变（伸长）达到预定值。试验过程中测量试样承受的力及其伸长。
测量范围和准确度是多少？
测定的量：拉伸模量、拉伸强度、屈服应力和屈服应变、断裂应力和断裂应变、规定应变下的应力；模量测定范围：0.05 %与0.25 %应变之间；弦线模量或最小二乘直线斜率；模量用伸长的准确度：标距不大于50 mm时为±1 µm（2019年版引入的变更）；试样数量：每次试验至少五个；最终结果为平均值。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 8 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
拉伸试验机、引伸计、夹具、尺寸测量器具、状态调节用环境箱、试样冲刀或加工机床。
该检测用于哪些场景？
热塑性和热固性塑料的验收和质量控制；塑料薄膜、板材、片材和层压板的检测；玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维增强复合材料的检测；原料批次比较以及填料和增强材料影响的评估；结构计算和材料文件的输入数据。
需要采取哪些安全防护措施？
试样断裂会释放弹性能——试验机工作空间设防护罩，戴防护眼镜；纤维增强复合材料断裂时的碎片——防护罩，避免接触纤维碎片；试样冲切和机加工——刀具防护罩，抽除塑料和复合材料粉尘；玻璃纤维和碳纤维复合材料粉尘刺激皮肤和呼吸道——手套、口罩、抽风；试验机的活动夹具——试验过程中不要将手伸入夹具之间。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 527-1。