23.03.2023 by Martin Rosenschon
Mengapa Anda Membutuhkan DMA berkekuatan tinggi dan rendah
Analisis mekanis dinamis (DMA) adalah metode yang memberikan informasi tentang perilaku elastis dan viskositas suatu bahan sebagai fungsi suhu dan frekuensi beban. Sampel uji dikenakan beban berosilasi yang ditentukan dan deformasi yang dihasilkan diukur.
Dynamic Mechanical Analyzers (DMA) dapat diklasifikasikan ke dalam perangkat dengan gaya rendah, yang biasanya menghasilkan gaya dinamis dalam kisaran satu hingga pertengahan dua digit newton, dan sistem dengan gaya tinggi yang mampu menerapkan beban dinamis hingga beberapa kilonewton. Selain gaya dinamis, DMA umumnya dapat menghasilkan beban statis pada sampel.
Gaya maksimum suatu sistem menentukan mode pengujian - misalnya, tegangan, tekukan, atau geseran - dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan di mana material tertentu dapat dikarakterisasi. Modulus penyimpanan E' adalah properti material yang membatasi dalam hal ini. Ini mendefinisikan tegangan dalam material yang direalisasikan selama pengukuran pada SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan tertentu. Gaya yang dihasilkan ditentukan oleh geometri benda uji.
Gambar 1 menunjukkan perbandingan antara mode pengujian lentur, tegangan, dan kompresi 3-titik dengan geometri yang dipilih dan nilai modulus penyimpanan yang berbeda terkait dengan persyaratan beban masing-masing. Regangan dinamis diasumsikan sebesar 0,1% (dengan pengecualian pada pembengkokan 3 titik dengan panjang pembengkokan 50 mm). Regangan maksimum yang dicapai didasarkan pada faktor gaya 1,1, yang menggambarkan rasio beban statis dan dinamis. Semua mode pengujian yang ditampilkan memerlukan gaya statis di samping gaya dinamis. Hal ini membantu menjaga agar alat atas tetap bersentuhan dengan sampel (pembengkokan dan kompresi) dan mencegah sampel tertekuk (tegangan).
Perlu dicatat, bahwa gambar tersebut hanya menunjukkan sebagian dari berbagai kemungkinan. Dengan mengurangi geometri sampel atau mengurangi amplitudo SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan, spektrum modulus terukur biasanya dapat diperluas. Namun demikian, spesimen uji yang dapat diproduksi dan representatif harus selalu dipertimbangkan.
Hampir Semua Material Dapat Dikarakterisasi!
Dengan menggunakan parameter uji yang sesuai, seperti geometri sampel dan tempat sampel, hampir semua material dapat dikarakterisasi dalam sistem gaya rendah. Bahkan material seperti aluminium, baja, atau keramik, yang memiliki nilai modulus penyimpanan sekitar 70 GPa, 210 GPa, dan lainnya, dapat diuji dengan gaya dinamis hingga 10 N pada pembengkokan 3 titik (lihat Gambar 1: l: 50 mm, b: 6 mm, h: 1 mm, SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dinamik: 0,05%). Sistem beban tinggi (500 N dan lebih) diperlukan untuk menganalisis material tersebut dalam kompresi atau tegangan, tentu saja dengan penjepitan spesimen yang benar.
Pilihan sistem dan pengaturan pengukuran juga terkait dengan kisaran suhu yang akan diselidiki dan pengembangan terkait sifat visko-elastis. Dengan demikian, karakterisasi bahan dalam pengaturan pengukuran yang ditentukan sering kali dimungkinkan pada suhu tertentu. Namun, jika rentang temperatur berubah dan sifat mekanik bergeser di luar rentang yang terdeteksi pada pengaturan yang dipilih, analisis tidak dapat lagi dilakukan.
Gambar 2 menunjukkan pengukuran DMA pada bahan WPC (Wood Polymer Compound) pada pembengkokan 3-titik dengan panjang tekukan bebas 50 mm. Material WPC terdiri dari sebagian plastik (dalam hal ini PVC) dan sebagian lagi dari sumber daya terbarukan yaitu kayu. Aplikasi khas dari WPC adalah papan dek.
Pada suhu 15°C, material memiliki modulus penyimpanan E' sebesar 8,1 GPa, yang relatif kaku. Seiring dengan kenaikan suhu, nilainya menurun hampir secara linear hingga sekitar 6,2 GPa pada suhu 65°C. Pada transisi gelas sekitar 78°C, rantai polimer dari daerah amorf polimer dapat bergerak saling berlawanan, dan material dengan cepat kehilangan kekakuan. Setelah transisi gelas, modulus penyimpanan E' hanya 302 MPa pada suhu 120°C.
Seharusnya, karena spesifikasi pengujian atau situasi tegangan yang realistis, material harus diukur dalam mode tegangan dengan amplitudo SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan 0,1% (deformasi total maksimum: 0,21%). Untuk modulus penyimpanan sekitar 8,1 GPa pada 15 ° C, penampang melintang maksimum 1,23 mm² diperlukan untuk mengkarakterisasi material dalam kisaran beban hingga 10 N. Selain persiapan sampel yang hampir tidak mungkin dilakukan, homogenitas material tidak dapat dipastikan, yang sangat penting untuk hasil pengukuran yang representatif pada material yang terisi.
Menurut Gambar 1, material dapat diukur menggunakan spesimen dengan luas penampang 3 mm² dalam perangkat dengan gaya dinamis 25N tanpa masalah. Sampel dengan penampang yang lebih besar lagi, seperti 10 mm², akan memerlukan perangkat dengan kekuatan sekitar 80 N.
NETZSCH Instrumen DMA untuk Kebutuhan Khusus Anda
Seringkali, karakterisasi standar suatu bahan diperlukan, yang memastikan kondisi pengujian yang konsisten dan dengan demikian dapat membandingkan hasil antara berbagai institusi. Sebagai contoh, bahan elastomer dan karet biasanya diuji dalam mode kompresi dengan spesimen dengan tinggi 10 mm dan diameter 10 mm menurut DIN 53513[1]. Di bawah suhu transisi gelas, kelompok material ini memiliki Elastisitas dan Modulus ElastisitasElastisitas karet atau elastisitas entropi menggambarkan ketahanan sistem karet atau elastomer terhadap deformasi atau regangan yang diterapkan secara eksternal. modulus penyimpanan hingga 4 GPa dalam kondisi tidak terisi, sering kali lebih dari 8 GPa saat terisi. Pengujian material yang sesuai membutuhkan sistem gaya tinggi (lihat juga Gambar 1).
Pemilihan perangkat DMA dan rentang gaya juga tergantung pada efek yang akan dikarakterisasi. Untuk fenomena karet yang khas seperti efek Payne atau Mullins, diperlukan tingkat SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan tertentu yang hanya dapat dicapai pada perangkat dengan gaya yang cukup maksimum.
Apakah Anda ingin mengukur elastomer lunak, termoplastik dan termoset yang tidak terisi atau terisi hingga logam dan keramik dalam pembengkokan, tegangan, geseran, atau kompresi, NETZSCH Menganalisis & Menguji menawarkan instrumen DMA yang secara khusus disesuaikan dengan kebutuhan Anda. Produk kami dirancang untuk beban yang sesuai dengan aplikasi spesifik Anda.
[1] DIN 53513: 1990-03: Prüfung von Kautschuk und Elastomeren; Bestimmung der visko-elastischen Eigenschaften von Elastomeren bei erzwungenen Schwingungen außerhalb der Resonanz. Berlin: Beuth-Verlag 1990
