Тема: Изучение свойств пластмасс.

Задачи работы: изучить основные механические свойства конструкционных пластмасс и сравнить их с механическими свойствами металлов.

Теоретические сведения.

Пластмассы представляют собой материалы, состоящие из одного полимера (полиэтилен, органическое стекло и др.) или из полимера, наполнителя и других добавок (стеклотекстолит, текстолит и др.). Полимер во втором случае служит связующей составляющей.

Наполнитель может быть органического или неорганического происхождения в виде порошка (древесная или кварцевая мука, тальк и др.) или слоистого материала (стекловолокно, хлопчатобумажная или стеклянная ткань и др.).

Широкое применение наряду с металлами для изготовления деталей машин находят такие пластмассы, как волокнит, текстолит, стеклотекстолит, винипласт, органическое стекло, капрон и др. Из пластмасс изготавливают шестерни, подшипники, аккумуляторные банки, рукоятки, панели, щитки, кнопки, наконечники распыляющих устройств, бункера и т.д.

По своей удельной прочности на растяжение, т.е. прочности на единицу плотности, некоторые пластмассы, как, например, стеклотекстолит, превосходят стали и чугуны. Однако при этом следует учитывать, что большинство пластмасс пока имеет сравнительно низкую твердость и недостаточную жесткость.

Основными оценочными показателями механических свойств пластмасс являются твердость, пределы прочности при растяжении, сжатии, изгибе и удельная ударная вязкость. В настоящей работе определяются только твердость и прочность при растяжении.

Для определения механических свойств пластмасс применяют оборудование, которое по устройству и действию подобно оборудованию для испытания металлов, но это оборудование в большинстве своем имеет меньшую мощность и большую чувствительность.

Метод определения твердости пластмасс основан на вдавливании в испытуемый материал стального закаленного шарика диаметром 5мм под нагрузкой 2,25 кН (225кгс) и вычислении твердости по замеру глубины вдавливания шарика при полном приложении нагрузки. Нагрузку выбирают так, чтобы она создавала в материале деформацию в пределах 0,2-0,6мм. Вдавливание шарика осуществляется на приборе, обеспечивающем плавность и постоянство приложения нагрузки в течение 1мин и имеющем индикаторную головку для измерения глубины отпечатка с точностью до 0,01мм. Образцы должны представлять собой плоско-параллельную пластину толщиной не менее 7мм. Твердость на каждом образце замеряется в трех точках при температуре воздуха 20±2ºС.

Метод испытания пластмасс на растяжение основан на определении разрушающей силы при растяжении образца постепенно увеличивающейся нагрузкой. Для испытаний рекомендуется применять стандартные плоские образцы толщиной, равной фактической толщине испытуемого материала..

Такие образцы изготовляются из листового материала толщиной менее 10мм. Число образцов для испытаний на разрыв должно быть не менее трех. Испытание проводят при температуре воздуха 20±2ºС.

Порядок выполнения работы.

Работа выполняется отдельными бригадами, состоящими из 5-6 студентов. Для определения твердости и прочности на разрыв необходимо иметь образцы, вырезанные из стеклотекстолита, текстолита, органического стекла и винипласта.

Рекомендуется следующий порядок выполнения работы для определения твердости пластмасс:

1.Установить образец из пластмассы на столик прибора и поджимать его до тех пор, пока малая стрелка индикатора совместится с меткой на шкале, соответствующей предварительному поджатию.

2.Совместить большую стрелку индикатора с нулевой точкой шкалы, включить прибор и создать полную нагрузку на шарик.

3.Снять показания индикатора при приложенной полной нагрузке, определить глубину вдавливания шарика в пластмассу и подсчитать твердость НВ по формуле

НВ=Р/πDh

где Р-нагрузка, Н (кгс).,

D-диаметр шарика, мм.,

h-глубина вдавливания шарика, мм

4.Результаты испытаний занести в протокол.

Для определения предела прочности при растяжении рекомендуется следующий порядок выполнения работы:

1.Измерить штангенциркулем ширину b и толщину h рабочей части образца с точностью до 0,1мм.

2.Закрепить образец в зажимах машины и установить стрелку шкалы на нуль.

3.Включить машину и следить за перемещением стрелки до момента разрушения образца.

4.Снять показания по шкале индикатора- максимальную разрушающую нагрузку и определить предел прочности пластмассы при растяжении по формуле:

Gв=Р/bh

где Р-разрушающая нагрузка, Н (кгс).,

b-ширина образца до испытания, см.,

h-толщина образца до испытания, см.

5.У каждого образца оценить место и характер разрушения и подсчитать удельную прочность при растяжении.