Pendahuluan
Apabila logam dikenai suatu gaya, biasanya logam akan segera berubah bentuk dan kemudian tetap dalam bentuk yang sama, bahkan setelah jangka waktu yang lama. Jika bebannya tidak terlalu tinggi, logam juga akan kembali secara elastis ke kondisi semula ketika beban dihilangkan. Ketika polimer dibebani dengan suatu gaya, mereka juga segera berubah bentuk; setelah jangka waktu yang lebih lama, bagaimanapun, sering ditemukan bahwa benda tersebut telah berubah bentuk lebih jauh. Perilaku ini disebut mulur. Pada dasarnya, logam juga MerayapMulur menggambarkan deformasi plastis yang bergantung pada waktu dan suhu di bawah gaya konstan. Ketika gaya konstan diterapkan pada senyawa karet, deformasi awal yang diperoleh karena penerapan gaya tidak tetap. Deformasi akan meningkat seiring waktu.merayap, tetapi pada polimer, perilaku ini jauh lebih jelas dan harus dipertimbangkan ketika menggambarkan perilaku mekanis. Untuk alasan ini, diagram tegangan-regangan kuasi-statis sering kali cukup untuk logam; untuk polimer, bagaimanapun, deformasi yang bergantung pada waktu juga harus diperhitungkan.
Di sini, pada dasarnya penting untuk membedakan antara mulur dan RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. relaksasi: Pada mulur, beban konstan bekerja pada tubuh, yang akibatnya berubah bentuk. Pada RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. relaksasi, deformasi tubuh tetap konstan, tetapi seiring waktu, gaya yang diperlukan berkurang. RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. Relaksasi sangat menarik untuk aplikasi tertentu, seperti untuk seal; tetapi untuk banyak komponen, yang lebih menarik adalah beban yang konstan dan perilaku waktu deformasi.
Dalam pengujian material, pengukuran mulur yang sebenarnya sering kali dikombinasikan dengan fase pemulihan (pemulihan mulur) di mana material dapat memperoleh bentuk aslinya kembali. Dengan cara ini, dapat dibedakan antara mulur elastis dan mulur ireversibel. large Deformasi ireversibel bergantung pada suhu dan tingkat beban. Hubungan ini akan diselidiki secara lebih rinci dalam publikasi ini.
Pengukuran Pemulihan Rangkak pada PE-HD
Perilaku mulur polimer diselidiki di sini dengan menggunakan contoh polietilena densitas tinggi semi-kristal (PE-HD). Sampel dengan dimensi 55 x 5 x 2 mm diuji dengan bantuan beban tinggi dinamis-mekanis NETZSCH DMA GABO Eplexor® 500 N dalam mode tarik (gambar 1).
Dengan Eplexor®, gaya statis hingga 1500 N dapat diterapkan dalam kisaran suhu dari -160°C hingga +500°C.
Tergantung pada rentang aplikasi, tersedia berbagai pemegang sampel tarik yang berbeda: Dengan pemegang sampel tarik standar, hingga 700 N dapat diterapkan, tergantung pada sampelnya. Untuk gaya yang lebih tinggi, tersedia versi yang lebih kuat hingga 1500 N.
Karena ketergantungan mulur pada gaya harus diselidiki secara khusus, pengukuran individu dibandingkan di bawah beban yang meningkat. Dengan cara ini, tingkat beban yang berbeda dapat diselidiki dalam satu rangkaian pengukuran tanpa perlu melakukan reclamping.
Namun, dengan prosedur ini, sampel pada prinsipnya dapat berubah bentuk sebelum langkah pembebanan yang sebenarnya. Untuk mencegah penyimpangan dari geometri referensi menjadi terlalu luas, tidak ada peningkatan beban lebih lanjut yang dilakukan di sini setelah SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan 10% tercapai. Pengukuran dilakukan masing-masing pada suhu sampel yang ditentukan. Pada suhu 50°C, lima langkah pembebanan dilakukan dari 2 hingga 6 MPa, dengan 2 jam menunggu untuk menjamin bahwa kondisi stabil dapat ditetapkan dalam setiap kasus.
Pada suhu tinggi 100°C, beban hanya ditingkatkan menjadi 4 MPa saat SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan maksimum tercapai.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, mulur biasanya terdiri dari tiga fase untuk setiap langkah pembebanan. Pertama, sampel diregangkan secara relatif tiba-tiba, diikuti oleh creep visko-elastis. Kedua proses ini biasanya dapat dibalik. Setelah itu, sampel berubah menjadi aliran kental (laju SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan konstan) dan dapat dilihat dengan jelas bahwa aliran ini lebih jelas pada tekanan dan suhu yang lebih tinggi. Karena aliran kental ini tidak dapat dibalik, deformasi remanen tetap ada bahkan setelah fase pembongkaran berikutnya. Perilaku visko-plastik ini terjadi dengan intensitas yang meningkat pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi.
Dalam DIN ISO 899 [4], uji mulur tarik untuk penentuan perilaku mulur dijelaskan. Meskipun tidak secara khusus membahas eksperimen pemulihan mulur yang digunakan di sini, evaluasi tipikal disajikan yang juga dapat digunakan untuk fase mulur masing-masing. Gambar 3 a) dan b) dengan demikian menunjukkan diagram tegangan-regangan isokronis yang terkait dengan pengukuran di atas. Regangan dicatat untuk setiap tegangan setelah waktu yang tetap dan dimasukkan ke dalam diagram. Karena beban yang berbeda diterapkan pada sampel dalam seri pengujian ini, SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan mengacu pada setiap kasus ke keadaan langsung sebelum langkah beban. Presentasi ini sangat menarik untuk desain komponen karena SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan yang dihasilkan dapat dibaca sepenuhnya analog dengan diagram tegangan-regangan klasik untuk beban yang diberikan. Biasanya, SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan juga menarik setelah periode waktu yang jauh lebih lama daripada yang dicatat di sini. Seperti yang terlihat di atas, terutama perilaku kental mendominasi untuk periode waktu yang lebih lama, yang nantinya akan dibahas secara lebih rinci.
Sebagai presentasi tipikal lainnya, DIN ISO 899 menjelaskan modulus mulur yang bergantung pada waktu (gambar 3 c dan d). Nilai kebalikan dari modulus, yaitu kepatuhan mulur, sering digunakan sebagai gantinya, tetapi di sini, modulus mulur ditampilkan sesuai dengan standar. Penyajian modulus mulur sangat cocok untuk penyelidikan non-linearitas material. Jelaslah bahwa tegangan yang lebih tinggi umumnya menyebabkan modulus mulur yang lebih rendah dan dengan demikian, kepatuhan yang lebih tinggi.
Deskripsi Tingkat Creep Menurut Eyring
Mulur polimer sering digambarkan dengan model reologi empat parameter (gambar 4). Model ini terdiri dari pegas dan elemen peredam (elemen Maxwell) yang dihubungkan secara seri. Pegas dapat digunakan untuk mengilustrasikan lompatan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan sesaat dan peredam untuk memodelkan aliran kental. Perilaku visko-elastis digambarkan oleh elemen pegas-peredam paralel. Dengan demikian, untuk setiap percobaan Pemulihan CreepPemulihan rangkak adalah rasio kepatuhan rangkak yang dapat dipulihkan terhadap kepatuhan rangkak awal yang diberikan dalam persen. Seringkali dalam pengujian MSCR (multiple stress creep recovery), creep recovery dianggap sebagai indikator kinerja dengan lebih banyak pemulihan yang mengindikasikan pengikat yang tidak terlalu rentan terhadap rutting. pemulihan creep yang dilakukan sebelumnya, model yang sesuai dapat diidentifikasi.
Seperti yang ditunjukkan di atas, komponen visko-plastik yang relevan untuk creep jangka panjang terutama disebabkan oleh aliran kental. Ketergantungan aliran viskos pada suhu dan tekanan dapat diturunkan, berdasarkan model, dari probabilitas bahwa suatu molekul akan mengatasi rintangan tertentu. Rinciannya dapat ditemukan, misalnya, di [2]. Di sini, dinyatakan bahwa, menurut model ini, hubungan antara tegangan dan suhu bergantung secara linier pada logaritma laju SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan. Oleh karena itu, peningkatan tegangan menyebabkan peningkatan laju SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan secara eksponensial.
Ditunjukkan pada gambar 5 adalah laju SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan yang ditentukan untuk masing-masing tegangan. Bersamaan dengan pengukuran yang telah disajikan di atas, percobaan juga dilakukan pada suhu 110°C. Pada suhu 50°C, perilaku antara laju regangan dan tegangan digambarkan dengan sangat baik oleh model, yaitu terdapat hubungan yang sebagian besar linier antara tegangan dan laju regangan logaritmik. Pada suhu dan tegangan yang lebih tinggi, proses molekuler lebih lanjut dimungkinkan, kemudian mengarah pada pembelokan laju regangan logaritmik.
Dalam plot Eyring [1], garis terpisah dicatat untuk setiap suhu. Dalam hal ini, plot tersebut memungkinkan untuk menyajikan ekstrapolasi laju regangan untuk tekanan lainnya. Perlu dicatat, bagaimanapun, bahwa ada juga pendekatan yang lebih canggih untuk memasukkan superposisi waktu-suhu tambahan; lihat, misalnya, [3].
Kesimpulan
Perilaku mulur sangat bergantung pada suhu dan tingkat beban. Meskipun komponen rangkak elastis bahkan dapat diukur pada gaya yang lebih kecil, gaya dan tegangan yang lebih tinggi terjadi pada banyak aplikasi. DMA GABO Eplexor® memungkinkan karakterisasi rangkak plastis yang bergantung pada beban dalam banyak kasus yang relevan dalam praktik. Dengan demikian ditunjukkan bahwa perilaku mulur jangka panjang terutama ditentukan oleh aliran viskos polimer. Ketergantungan laju regangan pada tegangan yang bekerja dapat diilustrasikan dengan jelas dalam plot Eyring.