Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 03 ΔΟΚΙΜΕΣ(TEST) ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Διδάσκων Δρ Κατσιρόπουλος Χρήστος Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών 2014-15 1
Καταστροφικές μέθοδοι 1. Τεχνική διάλυσης της μήτρας 2. Τεχνική διαχωρισμού 3. DSC-DMA 4. Μηχανικές Δοκιμές 5. ΙΞΩΔΟΜΕΤΡΙΑ 6. FTIR-ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΟΥ ΥΠΕΡΥΘΡΟΥ 2
Καταστροφικές μέθοδοι 1. Τεχνική διάλυσης της μήτρας: Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του όγκου, των ινών και των κενών μέσα σε μεταλλικές η οργανικές μήτρες συνθετών υλικών. Ζύγισμα του δοκιμιού και προσδιορισμός του όγκου του από την τεχνική μετατόπισης ρευστού υπολογισμός της πυκνότητας του Τοποθετείται σε υγρό το οποίο διαλύει την μήτρα το μίγμα φιλτράρεται, το υπόλοιπο στεγνώνεται, ζυγίζεται προσδιορίζεται η ποσότητα των ινών. 2. Τεχνική διαχωρισμού: Δίνει πληροφορίες για την μορφή θραύσης των ινών χρησιμοποιείται για υλικά με οργανικές μήτρες. Θέρμανση του δοκιμίου πυρόλυση της ρητίνης μείωση διαστρωματικής αντοχής με την βοήθεια κολλώδους ταινίας παίρνουμε το υλικό σε στρώσεις με ανιχνευτικό μικροσκόπιο ανιχνεύουμε τις σπασμένες ίνες σε οθόνη σκιαγραφούνται οι περιοχές του κάθε φύλλου που έχουν αποκόλληση και ρωγμές. 3
3. DSC(ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ) 4
3. DSC(ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ) H αρχή λειτουργίας της μεθόδου στηρίζεται στη μέτρηση της διαφοράς της ροής θερμότητας προς μια ουσία-δείγμα και μια ουσία-αναφοράς, συναρτήσει της θερμοκρασίας, όταν οι ουσίες αυτές βρίσκονται σε ελεγχόμενο πρόγραμμα θέρμανσης ή ψύξης. 5
3. DSC(ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ) Προσδιορισμός των Tg, Tm, ΔCp, ΔHf και Xc 6
4. Μηχανικές Δοκιμές Εφελκυσμός Θλίψη Κόπωση Κρούση Θλίψη μετά από κρούση Δοκιμή Διαστρωματικής αντοχής Δοκιμή Δυσθραυστότητας 7
8
9
Μη- καταστροφικές μέθοδοι 1. Αντιγραφή επιφάνειας 2. Ακτινογραφία 3. Υπέρηχοι 4. Ακουστική εκπομπή 5. Θερμογραφία 6. Οπτική μικροσκοπία 10
1. Αντιγραφή επιφάνειας Μη καταστροφικές μέθοδοι Τοποθέτηση ταινίας κυτταρίνης οξικού άλατος στο υλικό Η μια πλευρά κατεργάζεται με ένα διαλυτικό(ασετόν) για να μαλακώσει Από την πίσω πλευρά της ασκείται πίεση για να προσαρμοστεί κάλα στην επιφάνεια του υλικού Όταν σκληρύνει απομακρύνεται από το υλικό αποτυπώνοντας την τοπογραφία της επιφάνειας Είναι ακριβής όσο αφορά τις κάθετες ρωγμές. 2. Ακτινογραφία Χρησιμοποιούνται ακτίνες β,γ,χ και νετρόνια. Νετρόνια: κατάλληλα για τον προσδιορισμό των κενών Ακτίνες γ: χρησιμοποιείται σε κομμάτια με μεγάλο πάχος Ακτίνες χ: εύκολες στην χρήση Εντοπίζουν μεγάλα κενά, ξένες προσμίξεις, πόρους,ρωγμές, ανομοιόμορφη κατανομή, προσανατολισμό των ινών και εγκλωβισμό νερού 11
3. Υπέρηχοι Χρησιμοποιείται ενέργεια υψηλών συχνοτήτων 1-25 MΗz ηχητικών κυμάτων Εφαρμόζεται ένας πιεζοηλεκτρικός ανίχνευτης στην επιφάνεια του κομματιού ενώ μεσολαβεί νερό Καθώς τα κύματα των υπερήχων διαδίδονται στο υλικό τα επίπεδα ενέργειας τους μειώνονται από ατέλειες Μερικά ανακλώνται στην επιφάνεια Το επίπεδο της ενέργειας μεταξύ των ανακλώμενων κυμάτων μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα,λαμβάνονται από ένα ανίχνευτη, συγκρίνονται και παρουσιάζονται σε οθόνη καθοδικού σωλήνα. Η παρουσίαση των αποτελεσμάτων μπορεί να γίνει με 3 τρόπους: A-scan B-scan C-scan Με την μέθοδο αυτή προσδιορίζονται μικρά και μεγάλα κενά, ρωγμές της μήτρας και ξένων συστατικών μέσα στο υλικό 12
C-Scan ανάλυση Είναι ένας τρόπος παρουσίασης των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από μη καταστροφικό έλεγχο με υπέρηχους είναι η διαδικασία C-scan. Στη διαδικασία C-scan παρουσιάζεται η όψη του επιπέδου με τις ατέλειες. Η απεικόνιση αυτής της διαδικασίας δεν δίνει καμία εκτίμηση για το βάθος των ατελειών.
Απεικόνιση C-scan των αποτελεσμάτων μη- καταστροφικού έλεγχου με υπέρηχους σε ένα πλαίσιο από σύνθετο υλικό παραδείγματα
Παρουσίαση με C-scan παραδείγματα
C-scan απεικόνιση των αποτελεσμάτων του μηκαταστροφικού έλεγχου με υπέρηχους ενός Gr/Ep πολύστρωτου παραδείγματα
4. Ακουστική εκπομπή: Τοποθέτηση ανιχνευτών στην επιφάνεια του υλικού στις περιοχές οπού υπάρχουν ατέλειες και παραμορφώσεις δημιουργούνται κύματα ελαστικών τάσεων εκπέμποντας έτσι ηχητική ενέργεια η οποία καταγράφεται και αναλύεται. Πηγές εκπομπής από μέταλλα:» Τοπικές πλαστικές παραμορφώσεις» Από δημιουργία και διάδοση ρωγμών Πηγές εκπομπής από σύνθετα υλικά» Από μικρορωγμές μήτρας» Αποκολλήσεις μήτρας-ινών» Από τοπική αποκόλληση,θραύση και τράβηγμα ινών 17
5. Θερμογραφία Παθητική μέθοδος Εφαρμογή εξωτερικής πηγής θέρμανσης σε επαφή ή μακριά από το υλικό με χαμηλή ή ψηλή θερμοκρασία Ενεργητική μέθοδος Παροχή ενέργειας ηλεκτρικής ή μηχανικής από εσωτερικούς μηχανισμούς οι οποίοι μετατρέπουν την ενέργεια σε θερμική Και στις 2 μεθόδους οι περιοχές με ατέλειες ανιχνεύονται γιατί επηρεάζεται η μεταφορά ή η παραγωγή θερμότητας 18
6. οπτική μικροσκοπία Χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο και μεγεθύνοντας αρκετά εκατοντάδες φορές την ανάλυση προκύπτουν πληροφορίες για την δομή του υλικού. Αποκόλληση στρώσεων (delamination) Το υλικό είναι πορώδες 19