Giriş
Bir metal bir kuvvete maruz kaldığında, genellikle hemen deforme olur ve uzun bir süre sonra bile aynı şekilde kalır. Yük çok yüksek değilse, yük kaldırıldığında metal de elastik olarak orijinal durumuna geri dönecektir. Polimerler de bir kuvvetle yüklendiklerinde hemen deforme olurlar; ancak daha uzun bir süre sonra genellikle gövdenin daha da deforme olduğu görülür. Bu davranışa SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme denir. Temel olarak metaller de süner, ancak polimerlerde bu davranış çok daha belirgindir ve mekanik davranışı tanımlarken göz önünde bulundurulmalıdır. Bu nedenle, metaller için yarı statik bir gerilme-gerinim diyagramı genellikle yeterlidir; ancak polimerler için zamana bağlı deformasyon da dikkate alınmalıdır.
Burada, temel olarak SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme ve gevşeme arasında ayrım yapmak önemlidir: Sürünmede, gövdeye sabit bir yük etki eder ve bunun sonucunda deforme olur. Gevşemede, bir cismin deformasyonu sabit kalır, ancak zamanla gerekli kuvvet azalır. Gevşeme, contalar gibi belirli uygulamalar için büyük ilgi çekicidir; ancak birçok bileşen için ilgi çekici olan daha ziyade sabit olan yük ve deformasyonun zaman davranışıdır.
Malzeme testlerinde, gerçek SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme ölçümü genellikle malzemenin orijinal şeklini tekrar alabildiği bir geri kazanım aşaması (SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme geri kazanımı) ile birleştirilir. Bu şekilde, elastik ve geri dönüşümsüz SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme arasında bir ayrım yapılabilir. Tersinmez deformasyon large büyük ölçüde sıcaklığa ve yük seviyesine bağlıdır. Bu ilişkiler bu yayında daha ayrıntılı olarak incelenecektir.
PE-HD üzerinde Sürünme İyileşme Ölçümleri
Polimerlerin SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme davranışı burada yarı kristal yüksek yoğunluklu polietilen (PE-HD) örneği kullanılarak incelenmiştir. Boyutları 55 x 5 x 2 mm olan numuneler dinamik-mekanik yüksek yük NETZSCH DMA GABO Eplexor® 500 N çekme modunda test edilmiştir (Şekil 1).
Eplexor® ile -160°C ila +500°C sıcaklık aralığında 1500 N'ye kadar statik kuvvetler uygulanabilir.
Uygulama aralığına bağlı olarak, farklı çekme numunesi tutucuları mevcuttur: Standart çekme numunesi tutucusu ile numuneye bağlı olarak 700 N'a kadar kuvvet uygulanabilir. Daha yüksek kuvvetler için 1500 N'a kadar daha güçlü bir versiyon mevcuttur.
Sürünmenin kuvvete bağımlılığı özellikle araştırılacağından, bireysel ölçümler artan yükler altında karşılaştırılır. Bu şekilde, farklı yük seviyeleri yeniden sıkıştırmaya gerek kalmadan tek bir ölçüm serisinde incelenebilir.
Ancak bu prosedürle, numune prensip olarak gerçek yükleme adımından önce deforme edilebilir. Referans geometriden sapmaların çok kapsamlı hale gelmesini önlemek için, burada %10'luk bir gerilmeye ulaşıldığında daha fazla yük artışı yapılmaz. Ölçümlerin her biri tanımlanmış bir numune sıcaklığında gerçekleştirilir. 50°C'de, 2 ila 6 MPa arasında beş yük adımı gerçekleştirilir ve her durumda kararlı bir durumun oluşturulabilmesini garanti etmek için 2 bekleme saati uygulanır.
100°C'lik yüksek bir sıcaklıkta, maksimum gerilmeye ulaşıldığında yük yalnızca 4 MPa'ya çıkarılır.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme tipik olarak her yükleme adımı için üç aşamadan oluşur. İlk olarak, numune nispeten ani bir şekilde gerilir ve bunu visko-elastik SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme izler. Bu iki süreç tipik olarak tersine çevrilebilir. Daha sonra, numune daha ziyade viskoz bir akışa (sabit gerinim oranı) dönüşür ve bu akışın daha yüksek gerilmelerde ve sıcaklıklarda daha belirgin olduğu açıkça görülebilir. Bu viskoz akış tersine çevrilebilir olmadığından, sonraki boşaltma aşamasından sonra bile kalıcı bir deformasyon kalır. Bu visko-plastik davranış, daha yüksek sıcaklıklarda ve gerilmelerde artan yoğunlukta ortaya çıkar.
DIN ISO 899'da [4], SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.sürünme davranışının belirlenmesi için çekme sürünme testi tanımlanmaktadır. Her ne kadar burada kullanılan sürünme-toparlanma deneylerine özel olarak değinmese de, ilgili sürünme aşamaları için de kullanılabilecek tipik değerlendirmeler sunulmuştur. Şekil 3 a) ve b) yukarıdaki ölçümlerle ilişkili izokron gerilme-gerinim diyagramlarını göstermektedir. Gerinim, sabit bir süre sonra her bir gerilim için not edilir ve diyagrama girilir. Bu test serisinde bir numuneye farklı yükler uygulandığından, gerinim her durumda yük adımından hemen önceki durumu ifade eder. Bu sunum, bileşenlerin tasarımı için özellikle ilgi çekicidir çünkü ortaya çıkan gerinim, belirli bir yük için klasik gerilme-gerinim diyagramına tamamen benzer şekilde okunabilir. Tipik olarak, burada kaydedilenden çok daha uzun zaman aralıklarından sonra oluşan gerinimler de ilgi çekicidir. Yukarıda görüldüğü gibi, daha sonra daha ayrıntılı olarak tartışılacak olan daha uzun süreler için esas olarak viskoz davranış hakimdir.
Bir başka tipik sunum olarak, DIN ISO 899 zamana bağlı sünme modülünü tanımlamaktadır (şekil 3 c ve d). Modülün karşılıklı değeri, yani sürünme uyumu, genellikle bunun yerine kullanılır, ancak burada sürünme modülü standarda uygun olarak gösterilmektedir. SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.Sürünme modülünün gösterilmesi özellikle malzemenin doğrusal olmayan özelliklerinin incelenmesi için uygundur. Daha yüksek gerilmelerin genellikle daha düşük bir sürünme modülüne ve dolayısıyla daha yüksek uygunluğa yol açtığı açıktır.
Eyring'e Göre Sürünme Oranlarının Tanımı
Polimer sünmesi genellikle dört parametreli reolojik model ile tanımlanır (Şekil 4). Model, seri bağlı bir yay ve sönümleme elemanından (Maxwell elemanı) oluşur. Yay, anlık gerilme sıçramasını göstermek için ve sönümleyici de viskoz akışı modellemek için kullanılabilir. Visko-elastik davranış paralel yay-sönümleme elemanı tarafından tanımlanır. Böylece, daha önce gerçekleştirilen her bir sünme-toparlanma deneyi için karşılık gelen bir model tanımlanabilir.
Yukarıda gösterildiği gibi, uzun süreli sünme ile ilgili visko-plastik bileşen esas olarak viskoz akıştan kaynaklanmaktadır. Viskoz akışın sıcaklık ve gerilime bağımlılığı, model tabanlı olarak, bir molekülün belirli bir engeli aşma olasılığından türetilebilir. Ayrıntılar, örneğin, [2]'de bulunabilir. Burada, bu modele göre, gerilme ve sıcaklık arasındaki ilişkinin, gerilme oranının logaritmasına doğrusal olarak bağlı olduğu bir sonuç olarak belirtilmektedir. Buna göre, gerilmedeki bir artış, gerinim oranında üstel bir artışa yol açar.
Şekil 5'te ilgili gerilmeler için belirlenen gerinim oranları gösterilmektedir. Yukarıda sunulan ölçümlerin yanı sıra, deney ayrıca 110°C'de de gerçekleştirilmiştir. 50°C'de, gerinim oranı ve StresStres, iyi tanımlanmış bir kesite sahip bir numune üzerine uygulanan kuvvet seviyesi olarak tanımlanır. (Stres = kuvvet/alan). Dairesel veya dikdörtgen kesitli numuneler sıkıştırılabilir veya gerilebilir. Kauçuk gibi elastik malzemeler orijinal uzunluklarının 5 ila 10 katına kadar gerilebilir.stres arasındaki davranış model tarafından çok iyi tanımlanmıştır, yani StresStres, iyi tanımlanmış bir kesite sahip bir numune üzerine uygulanan kuvvet seviyesi olarak tanımlanır. (Stres = kuvvet/alan). Dairesel veya dikdörtgen kesitli numuneler sıkıştırılabilir veya gerilebilir. Kauçuk gibi elastik malzemeler orijinal uzunluklarının 5 ila 10 katına kadar gerilebilir.stres ve logaritmik gerinim oranı arasında büyük ölçüde doğrusal bir ilişki vardır. Daha yüksek sıcaklıklarda ve gerilmelerde, daha fazla moleküler süreç mümkündür, bu da logaritmik gerinim oranında bir bükülmeye yol açar.
Eyring grafiğinde [1], her sıcaklık için ayrı bir çizgi kaydedilir. Bu açıdan çizim, diğer gerilmeler için gerinim oranının ekstrapolasyonunu sunmaya izin verir. Bununla birlikte, ek bir zaman-sıcaklık süperpozisyonu dahil etmek için daha gelişmiş yaklaşımlar da olduğu unutulmamalıdır; örneğin, bkz [3].
Sonuç
SürünmeSünme, sabit bir kuvvet altında zamana ve sıcaklığa bağlı plastik deformasyonu tanımlar. Bir kauçuk bileşiğine sabit bir kuvvet uygulandığında, kuvvetin uygulanması nedeniyle elde edilen ilk deformasyon sabit değildir. Deformasyon zamanla artacaktır.Sürünme davranışı büyük ölçüde sıcaklığa ve yük seviyesine bağlıdır. Elastik sünme bileşenleri daha küçük kuvvetlerde bile ölçülebilirken, birçok uygulamada daha yüksek kuvvetler ve gerilmeler meydana gelir. DMA GABO Eplexor®, uygulamadaki birçok durumda yüke bağlı plastik sürünmenin karakterize edilmesini sağlar. Böylece uzun vadeli sürünme davranışının esas olarak polimerin viskoz akışı tarafından belirlendiği gösterilmiştir. Gerinim oranının etki eden gerilime tam olarak bu bağımlılığı bir Eyring grafiğinde açıkça gösterilebilir.