24.01.2023 by Rüdiger Sehling
Noi posibilități cu calculatorul DMA NETZSCH
Despre influența geometriei eșantionului introdus asupra modulului de elasticitate în modul de îndoire-Noi posibilități cu ajutorul calculatorului NETZSCH DMA
Analiza mecanică dinamică (prescurtat: DMA) este o metodă care furnizează informații privind comportamentul elastic și vâscos al unui material în funcție de temperatură, timp și frecvența sarcinii.
Configurația de încovoiere este cel mai comun tip de măsurare pentru sistemele DMA. În această configurație, pot fi măsurate probe foarte rigide și dure (de exemplu, metale, termorezistente întărite cu fibre și foarte încărcate), precum și termoplastice. De exemplu, în modul de încovoiere în 3 puncte, o probă este plasată pe suportul din dreapta și din stânga într-o poziție liberă, fără prindere. Tija de împingere aplică sarcina oscilantă din partea superioară. Prin urmare, această configurație permite măsurarea foarte precisă a valorilor modulului.
În general, este important ca geometria probelor să fie definită cu exactitate, deoarece chiar și toleranțele small generează diferențe semnificative în valorile modulului, în special pentru probele subțiri. În modul de încovoiere (încovoiere în 3 puncte și cantilever dublu sau simplu), grosimea probei introduse este inclusă la puterea atreia în calculul modulului. Aceasta înseamnă că suprafețele plan-paralele sunt foarte importante pentru a măsura valori fiabile ale modulului. Dacă nu este cazul, diferențele de modul rezultă doar din geometrii ușor diferite ale probelor. În special în cazul benzilor de probă subțiri, diferențele de grosime pot fi foarte des măsurate. În figura 2, exemplul unei benzi de PTFE demonstrează că grosimea variază de la 1,06 mm la 1,3 mm.
În figura 3, sunt prezentate rezultatele măsurătorilor DMA pentru banda PFTE într-un interval de temperatură de la -70°C la 100°C. Pentru a demonstra influența diferitelor geometrii ale probei, pentruprimul test (curba neagră), a fost introdusă o grosime a probei de 1,3 mm, iar pentru aldoilea test, o valoare a grosimii de 1,06 mm. Atunci când se compară cele două măsurători, se poate observa că valorile modulului măsurate se abat foarte mult unele de altele în întreaga gamă de temperaturi (cu aproximativ 84%, evaluate de exemplu la -20°C).
Calculatorul DMA afișează rapid rezultatele
Această influență a grosimii epruvetei poate fi demonstrată cu ușurință și cu ajutorul calculatorului DMA (inclus în programul NETZSCH Proteus® ), cu ajutorul căruia pot fi calculate valorile modulului, deformării și forței. Pentru calcularea valorilor modulului, este în general necesar să se cunoască valoarea forței dinamice și, de asemenea, a amplitudinii dinamice. Din aceste două valori se calculează rigiditatea unui material, care este apoi înmulțită cu un factor geometric pentru a calcula modulul. Valorile pentru forța dinamică și amplitudinea dinamică pot fi evaluate cu ușurință în Proteus® software. În figura 4, semnalele forței dinamice IFsI și ale amplitudinii dinamice IAsI sunt prezentate suplimentar pentru proba de PTFE măsurată. Se poate observa că valorile pentru forța dinamică și amplitudinea dinamică sunt aproape identice pentru cele două măsurători (negru și maro), ceea ce demonstrează, de asemenea, reproductibilitatea ridicată a NETZSCH DMA. Aceasta înseamnă că valoarea modulului măsurat depinde doar de geometria introdusă. Aceste valori evaluate pentru forța dinamică IFsI și amplitudinea dinamică IAsI pot fi utilizate acum pentru calculatorul DMA pentru a verifica influența unor valori ușor diferite în geometriile probelor introduse.
Calculator DMA - Cum să utilizați acest instrument pentru a verifica influența diferitelor grosimi ale probei introduse asupra modulului calculat, demonstrat cu exemplul PTFE:
Grosimea eșantionului specificată: 1,3 mm
Pe același specimen, numai grosimea probei a fost modificată de la 1,3 mm la 1,06 mm pentru a vedea influența:
Calculatorul DMA - O mulțime de avantaje
Cu ajutorul calculatorului DMA, se poate ilustra rapid faptul că diferențele în grosimea probei generează diferențe semnificative în valoarea modulului (aici 1493 MPa la 2754 MPa -> aprox. 84% abatere la -20°C). Acest exemplu arată încă o dată că diferențele în modulul măsurat E' pot rezulta din grosimi de probă determinate ușor diferite, deși materialul probei este identic. Pentru a estima și a arăta această influență, se poate utiliza pur și simplu calculatorul DMA. Astfel, nu mai este necesar să se efectueze mai multe măsurători DMA pentru a demonstra această influență. După cum se arată în exemplu, intervalul de toleranță al valorii modulului poate fi acum estimat cu ușurință pentru fiecare măsurare individuală.
Un alt avantaj este acela că calculatorul DMA poate fi utilizat pentru orice tip de măsurare DMA: încovoiere în 3 puncte, cantilever simplu/dual, tracțiune, compresiune, penetrare sau forfecare. În plus, cu acest calculator DMA, este de asemenea posibil să se calculeze în avans forțele și amplitudinile pentru un anumit material, pentru a găsi o configurație de măsurare adecvată, precum și geometrii adecvate ale probelor.
Calculatorul DMA este un instrument flexibil și unic pentru calcularea rapidă a tuturor valorilor relevante ale măsurătorilor DMA, care servește atât pentru o mai bună interpretare a rezultatelor, cât și pentru găsirea celei mai bune configurații de măsurare pentru materialul respectiv.
