Випробування твердості за Роквеллом полімерних композитів PEEK

PEEK (поліефіретеркетон) – це високоефективний композитний матеріал, виготовлений шляхом поєднання смоли PEEK з армуючими матеріалами, такими як вуглецеве волокно, скловолокно та кераміка. Матеріали PEEK з вищою твердістю мають кращу стійкість до подряпин та стирання, що робить їх придатними для виготовлення зносостійких деталей та компонентів, які потребують високоміцної опори. Висока твердість PEEK дозволяє йому зберігати свою форму незмінною навіть після витримування механічних навантажень та тривалого використання, що дозволяє широко використовувати його в таких галузях, як аерокосмічна, автомобільна та медична промисловість.

Для матеріалів PEEK твердість є важливим показником здатності матеріалу чинити опір деформації під впливом зовнішніх сил. Її твердість має вирішальний вплив на їх експлуатаційні характеристики та застосування. Твердість зазвичай вимірюється за шкалою Роквелла, особливо за шкалою HRR, яка підходить для пластмас середньої твердості. Випробування зручне та незначно пошкоджує матеріал.

У стандартах випробування твердості за Роквеллом для полімерних композитних матеріалів Peek широко використовуються шкали R (HRR) та шкали M (HRM), серед яких шкала R застосовується відносно частіше.

Для більшості неармованих або низькармованих чистих матеріалів Peek (наприклад, вміст скловолокна ≤ 30%), зазвичай, кращим вибором є шкала R. Це пояснюється тим, що шкала R підходить для відносно м'яких пластмас, твердість чистих матеріалів Peek зазвичай коливається приблизно від HRR110 до HRR120, що потрапляє в діапазон вимірювань шкали R, що дозволяє точно відображати їх значення твердості. Крім того, дані цієї шкали мають більшу універсальність у промисловості під час випробування твердості таких матеріалів.

Для високоармуючих композитних матеріалів Peek (наприклад, вміст скловолокна/вуглецевого волокна ≥ 30%) часто використовується шкала M через їхню вищу твердість. Шкала M застосовує більше випробувальне зусилля, що може зменшити вплив армуючих волокон на вм'ятини та призвести до стабільніших даних випробувань.

Випробування твердості за Роквеллом полімерних композитів PEEK повинно відповідати стандартам ASTM D785 або ISO 2039-2. Основний процес включає прикладання певного навантаження через алмазний індентор та обчислення значення твердості на основі глибини вдавлювання. Під час випробування особливу увагу слід приділяти контролю підготовки зразка та умов випробування, щоб забезпечити точність результату. Під час випробування необхідно враховувати дві ключові передумови:

1. Вимоги до зразка: Товщина повинна бути ≥ 6 мм, а шорсткість поверхні (Ra) ≤ 0,8 мкм. Це дозволяє уникнути спотворення даних, спричиненого недостатньою товщиною або нерівною поверхнею.

2. Контроль навколишнього середовища: Рекомендується проводити випробування в середовищі з температурою 23±2℃ та відносною вологістю 50±5%. Коливання температури можуть суттєво впливати на показники твердості полімерних матеріалів, таких як Peek.

Різні стандарти мають дещо різні положення щодо процедур випробувань, тому наведені нижче основи, яких слід дотримуватися, мають бути чітко визначені в реальних умовах експлуатації.

Твердість деяких армованих композитних матеріалів PEEK може навіть перевищувати HRC 50. Необхідно перевіряти їхні механічні властивості, досліджуючи такі показники, як міцність на розтяг, міцність на згин та ударну в'язкість. Стандартизовані випробування слід проводити відповідно до міжнародних стандартів, таких як ISO та ASTM, щоб забезпечити стабільність їхньої якості та експлуатаційних характеристик, а також гарантувати безпеку та надійність їх застосування у відповідних галузях.