1

Ispitivanje proizvodaMehaničko ispitivanje nemetala

doc.dr. Samir Lemeš <slemes@mf.unze.ba>

Ispitivanje proizvoda

Mehaničko ispitivanje nemetala

Ispitivanje polimera Ispitivanje drveta Ispitivanje papira

Mehaničko ispitivanje nemetala 2/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Šta je polimer?Gdje se koristi? Primjeri

k

Mehaničko ispitivanje nemetala 3/54

Kako se ispituju polimeri?

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Polimer je tvar sastavljena od

molekula visoke relativne molekularne mase čija se struktura sastoji od višestruko

Mehaničko ispitivanje nemetala 4/54

struktura sastoji od višestruko ponavljanih jedinica niske relativne molekularne mase (monomera).

Jedna molekula polimera naziva se makromolekula.

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Podjela polimera:TermosetoviTermoplastikaGume i elastomeri

Mehaničko ispitivanje nemetala 5/54

Gume i elastomeri

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Termoplastika – topi se prilikom

zagrijavanja i obrađuje se u tečnom stanju raznim metodama: ekstrudiranjem ili brizganjem.

Mehaničko ispitivanje nemetala 6/54

ekstrudiranjem ili brizganjem. Polietilen,

Polivinil hlorid (PVC), Polipropilen, Polistiren.

2

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Polietilen – kontejneri, električni

izolatori, boce proizvedene puhanjem(PET)

PVC – oluci, prozorski okviri,

Mehaničko ispitivanje nemetala 7/54

električne cijevi (tvrdi PVC) - koferi, obuća, podne obloge, crijeva za zalijevanje (plastificirani PVC)

Polistiren – dugmad i tipke za električne aparate, kućišta uređaja

Poliakril – odjeća i tekstil

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Termoset (smole, resin) Obuhvataju epoksi i fenolne

smole i poliuretanZa razliku od termoplastike ne

Mehaničko ispitivanje nemetala 8/54

Za razliku od termoplastike, ne mogu se otapati više puta i tako oblikovati

Termoplastika ima širu upotrebu od termoseta

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Fenol – električni uređaji, kleme,

kućišta prekidača, konektori Epoksi smole – zaštitne i

dektrativne obloge kompozitni

Mehaničko ispitivanje nemetala 9/54

dektrativne obloge, kompozitni materijali ojačani vlaknima

Amino smole (Urea i melamin) –adhezivi, čamci, podne obloge i dijelovi namještaja

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Prirodna guma Sintetička (silikonska) guma je

elastomer Stiren-butadien guma – pneumatici za

Mehaničko ispitivanje nemetala 10/54

g pautomobile

Neopren – izolacija na žicama i kablovima, industrijska crijeva i trake, zaptivači u automobilskoj industriji

Silikonska guma - zaptivači

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Polimerni materijali se vezuju

kovalentnim vezama između ugljika C i vodonika H, kao i sekundarnim vezama između

Mehaničko ispitivanje nemetala 11/54

sekundarnim vezama između lanaca molekula

primjer: Polietilen

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Stepen kristalizacije utiče na

mehaničke osobine svih polimera Što je više kristalne strukture,

materijal je krući, tvrđi, gušći i manje

Mehaničko ispitivanje nemetala 12/54

fleksibilan, otporniji na otapala i na toplotu

Stepen kristalizacije utiče i na optičke osobine; refkletovano svjetlo između kristalne i amorfne strukture smanjuje transparentnost

3

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Kristalizirani polimer ima dvije

komponente: kristaliziranu i amorfnu

Mehaničko ispitivanje nemetala 13/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Ispitivanje polimera na zatezanje

Mehaničko ispitivanje nemetala 14/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Sa dijagrama se vidi da se

zatezne osobine polietilena mijenjaju u zavisnosti od brzine naprezanja

Mehaničko ispitivanje nemetala 15/54

naprezanja Kod bržeg naprezanja nema

vremena da dođe do hladnog puzanja (kad se lanci molekula reorganizuju paralelno pravcu naprezanja)

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Proizvodnja proizvoda od

polimera podrazumijeva topljenje i tok polimera

Uobičajene tehnike:

Mehaničko ispitivanje nemetala 16/54

Brizganje (Injection Moulding)Ekstrudiranje (Extrusion)Puhanje (Blow Moulding)

Svi postupci podrazumijevaju tečenje i topljenje

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Kapilarna reometrija mjeri vidljivi

viskozitet (otpor tečenju) na raznim brzinama smicanja i na raznim temperaturama

Mehaničko ispitivanje nemetala 17/54

raznim temperaturama Rezultati se koriste za

određivanje parametara obrade, kontrolu kvaliteta po lotovima, mjerenje degradacije i termalne stabilnosti

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Kapilarna

reometrija klip površine A

grijači

otopljeni

sila F

brzinav

Mehaničko ispitivanje nemetala 18/54

izlazni materijal

kalup za ekstrudiranje

polimer

prečnikcilindra

d

prečnik kapilaradc

dužina kapilaraLc

4

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimeraMELT FLOW INDEXER je sličan

kapilarnom reometru Radi samo na fisknoj tački i ne

dozvoljava klip

Mehaničko ispitivanje nemetala 19/54

dozvoljava ocjenu materijala pod normalnim uslovima ekstrudiranja ekstrudirani materijal

alat

p

grijačiistopljeni polimer

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Termalna analiza: Diferencijalna

skanirajuća kalorimetrija se koristi za utvrđivanje šta se dešava s polimerima pri zagrijavanju

Termalni prelazi su promjene koje se d š j li ij j

Mehaničko ispitivanje nemetala 20/54

dešavaju u polimeru zagrijavanjem (npr. topljenje kristalizarnog polimera)

Posmatraju se: Temperatura termalnog prelaza Temperatura kristalizacije Temperatura topljenja

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera

Mehaničko ispitivanje nemetala 21/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Temperatura staklenog prelaza

Mehaničko ispitivanje nemetala 22/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera

Mehaničko ispitivanje nemetala 23/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Iznad temperature staklenog

prelaza polimeri postaju jako pokretni

Kad postignu određenu

Mehaničko ispitivanje nemetala 24/54

temperaturu, imat će dovoljno energije za uređenu strukturu (kristale)

U ovom području polimeri generišu toplotu

5

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera

Mehaničko ispitivanje nemetala 25/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Dinamička mehanička analiza određuje:

modul elastičnosti G' modul viskoziteta G'' koeficijent prigušenja (tan D)

kao funkcije temperature, frekvencije ili vremena

Mehaničko ispitivanje nemetala 26/54

vremena Obično se prikazuje grafička zavisnost G',

G'' i tan D od temperature DMA identifikuje prelazna područja

plastike, kao što su stakleni prelaz i može se koristiti za kontrolu kvaliteta ili razvoj proizvoda

DMA ima bolju rezoluciju od DSC (Differential Scanning Calorimetry)

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Dinamička mehanička analiza

Modul krutostiKoeficijentprigušenja

Mehaničko ispitivanje nemetala 27/54

Modulviskoziteta

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Termogravimetrijska analiza (TGA) se

vrši na uzorcima da se odrede promjene mase sa promjenom temperature

TGA se koristi kod polimera d d di t t

Mehaničko ispitivanje nemetala 28/54

da se odredi temperatura degradacije, apsorbovana vlaga, nivo organiskih i anorganskih komponenti u materijalu, tačke razgradnje eksploziva i ostaci otapala

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera

Mehaničko ispitivanje nemetala 29/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera Visokobrzinski udarni test se koristi za

određivanje čvrstoće, krivulje sila/deformacija i ukupne apsorpcije energije udara

Kako dosta materijala ( b t l tik )

Mehaničko ispitivanje nemetala 30/54

(posebno termoplastika) ima manju udarnu čvrstoću na nižim temperaturama, potrebno je simulirati stvarne uslove eksploatacije

6

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje polimera

Mehaničko ispitivanje nemetala 31/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drvetaMehanička ispitivanja Akustična ispitivanja Elektromagnetska ispitivanja

kl

Mehaničko ispitivanje nemetala 32/54

Nuklearna ispitivanja

Ispitivanja zaštitnog premaza

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drvetaMehanička ispitivanja: statičko savijanjeotpor bušenjuotpor prodiranju

Mehaničko ispitivanje nemetala 33/54

otpor prodiranjuigle

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Ispitivanje savijanjem

Mehaničko ispitivanje nemetala 34/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta

Mehaničko ispitivanje nemetala 35/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drvetaOtpor prodiranju igle

Mehaničko ispitivanje nemetala 36/54

7

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Akustične metode:Tajmer talasa naprezanja

(stress wave timer)Ultrazvuk

Mehaničko ispitivanje nemetala 37/54

UltrazvukAkustična emisijaVibracije (uzdužne, poprečne,

torzione)

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Tajmer talasa naprezanja

(stress wave timer) mjeri brzinu propagacije zvuka kroz drvo

Otkriva unutrašnje defekte

Mehaničko ispitivanje nemetala 38/54

Otkriva unutrašnje defekteOdređuje integritet strukture

stabla

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta

Mehaničko ispitivanje nemetala 39/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Akustična tomografija

Mehaničko ispitivanje nemetala 40/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Akustična tomografija

Mehaničko ispitivanje nemetala 41/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Ispitivanje

MDF pločaultrazvukom

Mehaničko ispitivanje nemetala 42/54

8

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Elektromagnetne

metode:mjerenje

sadržaja

Mehaničko ispitivanje nemetala 43/54

sadržaja vlage

mikrotalasna mjerenja

termografija

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta

Mehaničko ispitivanje nemetala 44/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Akustična ispitivanja: Ispitivanje živog drvećaOtkrivanje defekata Izbor drveta za izradu muzičkih

Mehaničko ispitivanje nemetala 45/54

Izbor drveta za izradu muzičkih instrumenata

Akustične osobine drveta: brzina zvuka, akustična impedanca, prigušenje (logaritamski dekrement )

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Logaritamski dekrement

Mehaničko ispitivanje nemetala 46/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Logaritamski dekrement

Mehaničko ispitivanje nemetala 47/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Brzina zvuka kroz drvo sa

defektima je manja

Mehaničko ispitivanje nemetala 48/54

9

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Akustična tomografija

Mehaničko ispitivanje nemetala 49/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje drveta Ispitivanje sile izvlačenja vijka iz

drveta

Mehaničko ispitivanje nemetala 50/54

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje papira Papir je složeni ortotropni,

anizotropni i higroskopan materijal

Velike varijacije

Mehaničko ispitivanje nemetala 51/54

Velike varijacijeosobina: potreban veći brojuzoraka

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje papira Masa, sadržaj

vlage Debljina Zatezna čvrstoća

Papir "pamti" vlagu – svaka promjena vlažnosti ponovo mijenja osobine

Mehaničko ispitivanje nemetala 52/54

Cijepanje Higroekspanzija Hrapavost Transparentnost Boja Upijanje vode

mijenja osobine Osobine u

različitim pravcima su različite

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje papiraMjerenje

debljine

Mehaničko ispitivanje nemetala 53/54

Mjerenjezateznečvrstoćekidalicom

Ispitivanje proizvoda

Ispitivanje papira Ispitivanje

na pritisak(izvijanje)

Mehaničko ispitivanje nemetala 54/54

Refleksijasvjetlosti