新型热塑性复合材料拉伸性能检测能够验证材料的使用性能,让材料的强度得到保证,进而拓展热塑性复合材料的应用空间。为了进一步强化热塑性复合材料拉伸性能检测结果的真实性与可靠性,应增强检测方法创新意识,让材料得到合理运用。
1.现阶段热塑性复合材料的检测标准与构造
针对现阶段的新型热塑性复合材料的使用而言,进行力学拉伸测试的过程中,通常将ISO527-5以及ASTMD3039等复合材料对应的测试标准作为依据,即在测验机上固定待测样件,一般情况下,加强片材质以塑料、复合材料及金属为主,利用4片加强片,尽量保证进入中间工作段时,未贴加强片的位置能出现有效断裂,可避免出现应力过于集中的情况,降低两端根部断裂现象的发生概率。
采用以上检测方式,能够得到相对较好的热固性复合材料拉伸性能检测效果,同时,总结相关的实验结果,可以明确此种测试方法具备很强的准确性及可靠性。立足国际发展的角度,传统的热塑性复合材料测试方法在很多地区得到广泛运用。但是从未来发展的角度出发,基于对现代化发展要求的分析,尤其在复合材料技术不断发展的过程中,很多新型热塑性复合材料得到应用,如PCTG、PEI、PA、PBT等。
2.现有热塑性复合材料拉伸性能检测方法的缺陷与不足
2.1现有检测方法的缺陷
因为多数热塑性复合材料的树脂都体现出缺乏活性官能团的特点,具有代表性的材料为PP等,所以,进行加强片表面粘贴操作时,如果仅利用常规的胶黏剂,很难于复合材料基材中形成有效化学键,常规胶黏剂包含环氧、聚氨酯及丙烯酸等,导致无法获得理想的粘结效果。虽然可以针对热塑性基材进行活化及表面处理,常见的方式为等离子处理、打磨、表面粗化等,但是依然无法达到预期的粘结效果,通过进行不同类型的测试,加强片发生脱落的概率较高。
而在测试样品表面两端不贴加强片的情况下,容易增加测试样件断裂情况的复杂性,且断裂区域的分布随机性强,在两端应力集中区断裂或者在中间工作段发生断裂的概率均很高,或出现与理想失效破坏形式不同的破坏。在以上各类情形的影响下,容易弱化测试数据的可靠性及准确性,且测试数据的离散型及随机性偏大,还会出现测试值偏小的问题,给热塑性复合材料的投入使用带来不良影响。因此,应针对现阶段的热塑性复合材料拉伸性能检测方法进行改进与创新,重点改善试样的设计与造型,可简化贴加强片的程序,使得检测操作更加简单,有助于充分发挥热塑性复合材料试样的基本性能,有利于强化各类测试数据的准确性,主要数据包括泊松比、强度及模量等,以上均为拉伸数据。
2.2现有检测方法的不足
传统的试样制备方法复杂性强,同时,热塑性基材表面处理工作难度高,需要投入大量的人力、物力资源,且很难保证拉伸试样与加强片紧密贴合,通过总结分析相关的试验流程及结果,加强片发生脱落的概率较高,容易使试件发生位移等情况。此外,一旦发生加强片脱落的问题,则会导致拉伸试样不在工作区域内,无法按照设计的失效模式实现破坏,给测试结果的准确性及可靠性带来不良影响。
3.新型热塑性复合材料检测方法
3.1检测方法改进需解决的技术问题
本次研究针对传统的检测方法进行改进,采用新型检测方式,需要在技术应用前明确需要处理的技术问题。新型检测方法立足两个层面处理现阶段面对的问题,首先,应重新设计拉伸试样造型与尺寸,目的是在拉伸样件制作环节让试样夹持的根部两端能够有较多的基体材料及纤维材料,进而让端部的抗拉强度得到提高;其次,正式进行测试操作前,如果液压夹具可以良好地发挥夹持试样的作用,则应该在根部两端直接进行夹持,为了避免发生滑移问题,试验操作人员需要利用砂纸包裹在试样上。
3.2新型热塑性复合材料检测方法的结构关系和试验效果
3.2.1新型检测方法结构关系
分析新型检测方法结构关系,制作拉伸试样的过程中,与中间工作段相比,拉伸试样根部位置拥有较多的树脂基体及纤维,不仅可以让试样端部的抗拉强度得到保证,还不容易在拉伸性能测试中发生断裂问题。与此同时,因为根部的抗拉强度较高,所以进行检测的过程中,可强化各项性能数据的可参考性。对于新型试样来说,针对原试样进行拉伸,即由250mm拉伸至315mm,可使得中间段拥有充足的空间;对于夹持部位进行处理,由原有的50mm拉伸至55mm,可明确此种设计方法能够让夹持部位发挥更强的夹持作用;而对于夹持部位到中间段的过渡段来说,为了不发生破坏及避免打断连续纤维,针对性设计了超大R角,可有效保证新型热塑性复合材料拉伸性能检测数据的可靠性。此外,通过分析以上尺寸信息,将试样的宽度设定在20mm,并利用砂纸针对试样的两端进行包裹,可有效提高整体的抗摩擦系数,有利于降低滑脱及位移的发生概率,使得试样检测的性能数据真实性得到保证。
3.2.2新型检测方法试验效果
针对新型热塑性复合材料拉伸试样方案进行综合分析,通过实际的材料拉伸性能测试,可在测试后获得理想的断裂破坏效果,具体指在试样中间工作段发生断裂,不仅可以让新型热塑性复合材料的拉伸性能得到体现,还能强化检测结果的参考性,让新型热塑性复合材料的广泛应用得到保证。
4.新型检测方法获得的其他收益
采用新型检测方法,不仅可以让新型热塑性复合材料的拉伸性能得到真实反映,还能获得多元化的收益。首先,采用此种检测方式,能够减少辅助材料的使用,可达到节约材料的目的,即减少了4个端部加强片,也无需使用粘结剂,粘结剂主要用于加强片与试样的粘结;其次,可减少人力资源的投入,即无需人为进行试样的粘接,简化了相关的操作流程;最后,立足检测周期的层面进行比较分析,采用新型热塑性复合材料的拉伸性能检测方法,能够提高检测效率、缩短检测周期,创造了时间效益,有助于满足可持续发展要求。
结语:传统的热塑性符合材料拉伸性能检测方法需要投入大量的人力、物力资源,且操作流程繁琐,体现出很强的复杂性,无法保证检测结果的可靠性。因此,应针对原有的检测方式进行适当改进和优化,选择新型检测方法,不仅可以简化检测步骤,还能节约不同环节投入的资源,让热塑性复合材料的拉伸性能检测结果更具参考性。
参考文献:
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