24.01.2023 by Rüdiger Sehling
Új lehetőségek a NETZSCH DMA kalkulátorral
A belépő minta geometriájának hatása a rugalmassági modulusra hajlító üzemmódban-Új lehetőségek a NETZSCH DMA kalkulátorral
A dinamikus mechanikai analízis (röviden: DMA) olyan módszer, amely információt szolgáltat egy anyag rugalmas és viszkózus viselkedéséről a hőmérséklet, az idő és a terhelési frekvencia függvényében.
A DMA-rendszerek leggyakoribb mérési típusa a hajlítási beállítás. Ebben a beállításban nagyon merev és kemény minták (pl. fémek, szálerősítésű és nagy töltésű hőre lágyuló műanyagok), valamint hőre lágyuló műanyagok mérhetők. A 3 pontos hajlítási módban például a mintadarabot a jobb és bal oldali tartóra helyezik szabad helyzetben, szorítás nélkül. A tolórúd felülről alkalmazza az oszcilláló terhelést. Ez a beállítás lehetővé teszi a modulusértékek nagyon pontos mérését.
Általában fontos, hogy a minták geometriája pontosan meghatározott legyen, mert még a small tűréshatárok is jelentős eltéréseket eredményeznek a modulusértékekben, különösen vékony minták esetében. Hajlítási módban (3 pontos hajlítás és kettős vagy egyszeres konzolos hajlítás) a megadott minta vastagságát a modulus számításánál a3. hatványig kell figyelembe venni. Ez azt jelenti, hogy a síkkal párhuzamos felületek nagyon fontosak a megbízható modulusértékek méréséhez. Ha ez nem így van, a modulusban mutatkozó különbségek csak a minták kissé eltérő geometriájából adódnak. Különösen vékony mintacsíkok esetén nagyon gyakran mérhetők vastagságbeli különbségek. A 2. ábrán egy PTFE-csík példáján látható, hogy a vastagság 1,06 mm és 1,3 mm között változik.
A 3. ábrán a PFTE szalag DMA mérési eredményei láthatók -70°C és 100°C közötti hőmérséklet-tartományban. A különböző mintageometriák hatásának bemutatása érdekébenaz 1. vizsgálathoz (fekete görbe) 1,3 mm-es mintavastagságot,a 2. vizsgálathoz pedig 1,06 mm-es vastagságértéket adtunk meg. A két mérés összehasonlításakor látható, hogy a mért modulusértékek a hőmérséklet-tartományban nagymértékben eltérnek egymástól (kb. 84%-kal, például -20°C-on értékelve).
A DMA-kalkulátor gyorsan mutatja az eredményeket
A minta vastagságának ez a hatása a DMA-kalkulátorral is könnyen kimutatható (a NETZSCH oldalon található) Proteus® szoftverrel), amellyel modulus, alakváltozás és erőértékek számolhatók. A modulusértékek kiszámításához általában szükséges a dinamikus erő és a dinamikus amplitúdó értékének ismerete. Ebből a két értékből számítják ki az anyag merevségét, amelyet aztán megszoroznak egy geometriai tényezővel a modulus kiszámításához. A dinamikus erő és a dinamikus amplitúdó értékei könnyen kiértékelhetők a Proteus® szoftverrel. A 4. ábrán az IFsI dinamikus erő és az IAsI dinamikus amplitúdó jelei láthatók a mért PTFE mintadarabra vonatkozóan. Látható, hogy a dinamikus erő és a dinamikus amplitúdó értékei közel azonosak a két mérésnél (fekete és barna), ami szintén a NETZSCH DMA nagyfokú reprodukálhatóságát bizonyítja. Ez azt jelenti, hogy a mért modulusérték csak a megadott geometriától függ. A dinamikus erő IFsI és a dinamikus amplitúdó IAsI ezen értékelt értékei most már felhasználhatók a DMA-kalkulátorhoz, hogy ellenőrizze a beírt mintageometriák kissé eltérő értékeinek hatását.
DMA-kalkulátor - Hogyan használjuk ezt az eszközt a különböző bevitt mintavastagságok hatásának ellenőrzésére a számított modulusra, PTFE példáján bemutatva:
Meghatározott mintavastagság: 1,3 mm
Ugyanazon a mintán csak a minta vastagságát változtattuk 1,3 mm-ről 1,06 mm-re , hogy lássuk a hatást:
DMA kalkulátor - Sok előnye van
A DMA-kalkulátor segítségével gyorsan szemléltethető, hogy a minta vastagságának különbségei jelentős eltéréseket eredményeznek a modulus értékében (itt 1493 MPa és 2754 MPa között -> kb. 84%-os eltérés -20°C-on). Ez a példa ismét azt mutatja, hogy a mért E' modulusban mutatkozó különbségek a minták kissé eltérő vastagságából adódhatnak, annak ellenére, hogy a minta anyaga azonos. Ennek a hatásnak a becsléséhez és kimutatásához egyszerűen használhatjuk a DMA-kalkulátort. Így már nem szükséges több DMA-mérést végezni a hatás kimutatásához. Amint a példa mutatja, a modulusérték tűréshatára most már könnyen megbecsülhető minden egyes mérésnél.
További előny, hogy a DMA-kalkulátor bármely DMA-mérési típushoz használható: 3 pontos hajlítás, egy/két konzolos, húzó, nyomó, behatoló vagy nyíró mérés. Ezen túlmenően a DMA-kalkulátor segítségével egy adott anyaghoz előre kiszámíthatók az erők és az amplitúdók, hogy megfelelő mérési elrendezést és megfelelő mintageometriát lehessen találni.
A DMA-kalkulátor rugalmas és egyedülálló eszköz az összes releváns DMA-mérési érték gyors kiszámításához, amely az eredmények jobb értelmezését és az adott anyaghoz legmegfelelőbb mérési beállítás megtalálását is szolgálja.
