ГОСТ 33685 - 2015 Композиты полимерные. Метод определения удельной работы расслоения в условиях сдвига GIIC

Композиты полимерные (КП) представляют собой многокомпонентные материалы на основе разных видов пластмасс.

Удельная работа расслоения в условиях сдвига – это количество затрачиваемой энергии на единицу площади межслойной трещины при сдвиге.

Виды полимерных композитов и их свойства

Полимерные композиты классифицируются по типу матрицы и наполнителя. Соответственно, имеют несколько видов:

• Стеклопластики (до 80 % наполнителя – стекловолокно);
• Углепластики (наполнитель – углерод);
• Углеграфиты (углерод содержится в наполнителе и матрице);
• Органопластики (до 70 % содержат органические вещества);
• Боропластики (наполнитель – борные волокна);
• Текстолиты (наполнитель – базальтовые, асбестовые или углеродные нити, стеклянные волокна);
• Дисперсно-наполненные полимеры (наполнитель – порошки мела, песка, глины, сажи и др.).

Виды композитов

Композиты могут быть гибридными, т. е. содержать несколько видов разных наполнителей.

Каждый вид полимерных композитов обладает своими, присущими только ему свойствами. Но в то же время материалам ингерентны общие свойства, такие как:

• Прочность.
• Малый вес.
• Низкое температурное расширение.
• Низкая теплопроводность.
• Химико-биологическая стойкость.
• Модулируемая электропроводность.

Следует также отметить относительно невысокую стоимость производства композитных полимеров, что положительно сказывается на экономике страны.

Применение полимерных композитов

Благодаря своим уникальным свойствам полимерные композиты нашли применения практически во всех сферах деятельности человека. Без них не обходятся такие отрасли, как:

• Автомобилестроение;
• Строительство;
• Ветроэнергетика;
• Судостроение;
• Авиа - и ракетостроение;
• Железнодорожный транспорт;
• Нефтяная промышленность;
• Производство товаров бытового, спортивного и др. видов назначения.

Емкости из стеклопластика

Изделия из композитного пластика с каждым годом становятся все более востребованными, заменяя собой традиционные (например, металлические трубы, отделочные материалы в строительстве и дизайне). Важной особенностью композита является возможность изготовления элементов, деталей и изделий в целом прогрессивным методом 3D-печати.

Метод определения удельной работы расслоения КП при сдвиге

Композиты полимерные в процессе изготовления подвергаются различным видам испытаний с целью определения их соответствия требованиям НТД. Для этого разработан ряд соответствующих стандартов, одним из которых является ГОСТ 33685-2015.

Настоящий стандарт устанавливает методику определения удельной работы расслоения, затрачиваемой при сдвиге. Является обязательным при тестировании полимерных композитов, армированных непрерывными волокнами.

Из оборудования при проведении испытаний используется испытательная машина, соответствующая требованиям ГОСТ 28840-90. Она предназначена для создания нагрузки на образец и должна обеспечивать перемещение активного захвата со скоростью от 0,5 до 5,0 мм/мин. Допустимая погрешность измерения нагрузки – не более 1 %.

Дополнительно потребуется микрометр с погрешностью измерений 0,005 мм для измерения толщины образца и штангенциркуль (для измерения ширины). Для измерения размера возникающей трещины применяется микроскоп.

Образцы в количестве пяти штук готовят по схеме, представленной на рисунке 2 пункта 6 нормативного документа.

На одном конце посредине толщины образца создается начальная трещина расслоения длиной 45-55 мм, в которую закладывается полимерная пленка толщиной не более 13 мкм. Другие трещины, расслоения, царапины, шероховатости и заусенцы не допускаются. Готовые образцы маркируются номером партии и порядковым номером. Способ изготовления образцов определяется требованиями НТД на конкретный испытываемый материал.

Процесс испытания. Образцы перед испытаниями кондиционируются не менее 90 часов при температуре 23 ± 2 °С, атмосферном давлении 86-106 кПа и относительной влажности воздуха 50 ± 10 %, после чего производится входной контроль (проверка внешнего вида и соответствия заданным размерам).

Испытания проводятся в лаборатории при температуре кондиционирования. Образец укладывают на специальное приспособление для трехточечного изгиба (см. рис. 5 пункта 7 нормативного документа).

Далее включением испытательной машины создают нагрузку на образец при скорости перемещения активного захвата 0,5-2,0 мм/мин. Одновременно КИП машины производится запись диаграммы «нагрузка — деформация» (см. рис. 4 пункта 7 нормативного документа).

После увеличения трещины более 25 мм испытания прекращаются.

По завершении испытаний проводится обработка полученных результатов. Математическим путем по специальным формулам высчитывается удельная работа расслоения.

Завершающим этапом проведенной работы является составление протокола испытаний, где отражаются:

• Наименование материала;
• Предприятие-изготовитель;
• Метод изготовления;
• Количество образцов, их маркировка и размеры;
• Способ кондиционирования;
• Тип средств измерения и испытаний;
• Способ измерения прогиба и нагрузки;
• Скорость испытания;
• Значения показателей для каждого образца;
• Дата проведения испытаний;
• Ссылка на настоящий стандарт;
• ФИО и должность лица, проводящего испытания.

В стандарте имеются два Приложения:

1. ДА. Положения примененного стандарта ASTM, которые приняты в настоящем стандарте с модификацией их содержания.
2. ДБ. Положения примененного стандарта ASTM, не включенные в основную часть настоящего стандарта.

Оба Приложения справочные.