Svojstva polimernih materijala

Παρουσίαση με θέμα: "Svojstva polimernih materijala"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Svojstva polimernih materijala
Svojstva - reakcija ili promjena stanja materijala izazvana djelovanjem raznih (unutarnjih ili vanjskih) čimbenika

2 Svojstva 1.Svojstva tvari - neovisna o obliku i dimenzijama izratka (modul elastičnosti E, modul smičnosti G, Poissonov omjer ν, gustoća ρ, te toplinska, električna, optička i akustička svojstva) 2. Svojstva poluproizvoda – (samo nekoliko stupnjeva prerade i obrade – šipke, limovi, profili) 3. Svojstva gotovog proizvoda – promjena sastava, strukture uslijed konačnog oblikovanja i primjene

3 Svojstva materijala Rezultati mjerenja nekog svojstva materijala ovise o: mikrostrukturi i makrostrukturi geometriji epruvete (ispitnog tijela) temperaturi pri ispitivanju ostalim uvjetima ispitivanja (okolni medij, trajanje i način opterećivanja ..)

4 Mehanička svojstva Mehanička svojstva – ponašanje materijala pod utjecajem nekog oblika mehaničkog naprezanje čvrstoća modul elastičnosti (krutost) tvrdoća žilavost istezljivost (deformabilnost) Zbog viskoelastičnog ponašanja (ponašaju se djelomično kao elastični materijali, a djelomično kao viskozne kapljevine) mehanička svojstva se bitno razlikuju od svojstava metalnih i keramičkih materijala. To se odražava i na akustična svojstva.

5 Viskoelastičnost polimera – ovisnost mehaničkih svojstava o vremenu (frekvenciji) i temperaturi djelovanja opterećenja. Što će se dogoditi s epruvetama pri povišenoj temperaturi ili ako ih opteretimo 2 dana?

6 Modul elastičnosti Modul elastičnosti - mjera za krutost.
Razlikuje se ovisno o vrsti opterećenja: vlačno, tlačno, savojno... Za neke polimerne materijale nema izraženog početnog linearnog dijela s-e dijagrama (ili je slabo izražen) pa se određuje sekantni ili tangencijalni modul elastičnosti. Krutost odnosno modul elastičnosti materijala ovisi o temperaturi i trajanju opterećenja. S porastom temperature pada krutost.

7 Odnos modul/temperatura za plastiku i gumu

8 Rastezna (vlačna) čvrstoća Rm
Vrijednosti rastezne čvrstoće polimernih materijala manja je oko 10 puta od vrijednosti čvrstoće metala Utjecaji koji mijenjaju rasteznu čvrstoću: molekulna masa (veličina makromolekule) obrada i naknadna obrada stupanj kristalnosti ili umreženosti temperatura, vlažnost brzina opterećenja punila okolišni medij

9 Statički vlačni pokus – čvrstoća, modul, žilavost
Deformacijski dijagrami za karakteristične polimere a)-kruti i krhki; b)-tvrdi i žilavi; c)-savitljivi i žilavi; d)-savitljvi i lomljivi

10 Karakteristična područja deformacijske krivulje naprezanje-istezanje

11 Utjecaj temperature na oblik krivulje σ-ε
O kakvim se ovdje polimerima radi?

12 Istezljivost Određuje se ukupno istezanje pod opterećenjem (a ne konačno istezanje kao kod metala nakon prestanka djelovanja istezanja) Ako do loma dolazi nakon granice tečenja određuje se nominalno istezanje, εt

13 Amorfni polimeri

14 Kristalasti plastomeri

15 Elastična svojstva Ovisna su o krutosti, a ona o jakosti veza i uređenosti strukture (morfologiji)

16 Elastična deformacija
Izravno je povezana s promjenom molekulnih oblika i entropije materijala Ovisi o energiji potrebnoj za nesmetanu rotaciju oko jednostrukih veza u temeljnom lancu

17

18 Molekulni model elastičnosti elastomera statističko klupko→ izdužena konformacija

19 Tvrdoća polimera Tvrdoća-otpornost materijala prodiranju tvrđeg tijela
Najčešća metoda: utiskivanje kuglice, primjenjuje se uglavnom za plastomere, duromere i kompozitne materijale. F D h D=5 mm

20 Tvrdoća elastomera Određuje se najčešće metodom po Shore-u
Razlikuju se po geometriji tijela koje se utiskuje i opterećenju (1 ili 5 N) Shore A krnji stožac N C krnji stožac 5 N D šiljak N

21 Žilavost Žilavost žilavost materijala udarna udarna sa zarezom
vlačna udarna žilavost lomna žilavost Dok je čvrstoća mjera za silu koju materijal može podnijeti, žilavost je mjera za energiju koju materijal može apsorbirati prije loma. Žilavost materijala – energija koja odgovara površini ispod krivulje naprezanje – istezanje Udarna: otpornosti materijala prema udaru Lomna – naprezanje potrebno za širenje pukotine (npr. greške kod proizvodnje)

22 Tipična krivulja deformacije

23 Udarni rad loma/udarna žilavost
brzo i ekonomično mjerenje, primjenjuje se za usporedbu materijala vrste testova: uz pomoć bata (Chrapy i Izod) ispuštanjem poznate mase

24 Udarna žilavost - 2 osnovna tipa bata: Charpy i Izod - Oba načina određuju gubitak energije loma određene površine. - Kod polimera su uobičajene epruvete sa zarezom (koncentracija naprezanja).

25 Ovisnost udarne žilavosti o radijusu zareza
Udarna žilavost Ovisnost udarne žilavosti o radijusu zareza

26 Udarna žilavost Ovisnost udarne žilavosti o temperaturi i veličini zareza

27 Krhki Krhki sa zarezom Žilavi
Žilavost Krhki Krhki sa zarezom Žilavi PMMA PP vlažni PA celuloza PE LD PA sa staklenim vlaknima PVC ABS (neke vrste) PS suhi PA PC (neke vrste) PS HI acetali PTFE polisulfon PP HI (neke vrste) PE HD PPO ABS (neke vrste) PC (neke vrste) PE Krhki – lom epruveta bez zareza Krhki sa zarezom – lom zarezanih epruveta Žilavi – nema potpunog loma niti na zarezanim epruvetama

28 Vlačna udarna žilavost
Charpyjev bat drugačiji prihvat ispitivanje folija fiksna i pokretna čeljust ponekad i kao test starenja materijala

29 Ispuštanje poznate mase
s različitih visina različiti oblici “padajućih masa” prednost – višesmjerno opterećenje bliže realnim uvjetima

30

31 Udarna žilavost u ovisnosti o temperaturi

32 Tribološka svojstva polimera
Ponašanje materijala u uvjetima trenja a s time povezano i trošenje Trenje-otpor uslijed relativnog gibanja jednog tijela u odnosu na drugo

33 Tribološka svojstva polimera
Trenje i trošenje su svojstva sustava a ne materijala okolni medij protutijelo međumedij osnovno tijelo

34 Osnovni oblici opterećenja
klizanje valjanje vrtanje udaranje osciliranje strujanje

35 Tribološki opterećeni sustavi
Tribološko optrećenje Sklopovi Postupci obrade Klizanje radijalni ležaj, vodilice alati za oblikovanje Kotrljanje kotač/tračnice kotač/cesta uređaj za valjanje Vrtanje aksijalni ležaj uređaj za bušenje Udaranje graničnici alat za drobljenje Osciliranje vibracioni sustavi uređaj za trešenje Strujanje turbinske lopatice kalupi