Phương pháp thử nghiệm độ kéo của nhựa: Thông tin kỹ thuật cần biết

Với tiêu chuẩn ngày càng cao về chất lượng vật liệu trong các lĩnh vực công nghiệp, xây dựng và sản xuất, việc đánh giá chính xác đặc tính cơ học của vật liệu trở nên vô cùng cần thiết. Một trong những phép thử phổ biến để xác định khả năng chịu lực cơ học của vật liệu nhựa là phương pháp thử kéo. Viện Nghiên Cứu Phát Triển Chứng Nhận Toàn Cầu (GCDRI) nhận thấy đây là một chủ đề quan trọng nhằm hỗ trợ các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu lựa chọn đúng phương pháp đánh giá vật liệu, phục vụ thiết kế kỹ thuật hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Dưới đây, GCDRI chia sẻ chi tiết về phạm vi, ý nghĩa và các yếu tố cần đặc biệt lưu ý khi áp dụng phương pháp thử nghiệm độ kéo – một công cụ quan trọng trong kiểm soát và phát triển vật liệu nhựa.

Giá trị và mục đích của phương pháp thử độ kéo

Phương pháp này được thiết kế để tạo ra dữ liệu về đặc tính kéo – từ đó cung cấp thông tin kỹ thuật quan trọng đối với vật liệu nhựa. Kết quả thu được không chỉ phục vụ kiểm soát chất lượng sản phẩm mà còn hỗ trợ nghiên cứu và phát triển vật liệu một cách chuyên sâu, chính xác.

Điều đặc biệt quan trọng là phương pháp này có thể ứng dụng cho các mẫu vật liệu không gia cố, thiết kế theo dạng hình quả tạ tiêu chuẩn và độ dày lên đến 14 mm. Tuy nhiên, đối với những loại màng nhựa mỏng và vật liệu có độ dày dưới 1.0 mm, tiêu chuẩn ASTM D882 sẽ là lựa chọn phù hợp hơn. Trong khi đó, các loại vật liệu dày hơn sẽ cần giảm bớt bằng cách gia công.

Những điều cần lưu ý trước khi tiến hành thử nghiệm

Cách chuẩn bị mẫu có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả thử kéo. Các đặc tính như độ đàn hồi, giới hạn chảy, điểm đứt v.v. có thể dao động đáng kể dựa trên những yếu tố như:

• Quy trình xử lý trước mẫu
• Tốc độ thử nghiệm
• Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường thử nghiệm

Do đó, để đảm bảo so sánh kết quả giữa các mẫu thử một cách khách quan và nhất quán, cần chuẩn bị mẫu theo một quy trình tiêu chuẩn thống nhất. Không được thay đổi các yếu tố thử nghiệm ngoại trừ khi mục tiêu nghiên cứu yêu cầu kiểm tra ảnh hưởng của chúng.

Một điểm đáng chú ý nữa là thông số kỹ thuật của vật liệu có khi yêu cầu áp dụng chính xác theo phương pháp này. Vì vậy, luôn cần kiểm tra thông tin từ nhà sản xuất vật liệu hoặc tiêu chuẩn kỹ thuật (ví dụ Bảng 1 trong Phân loại D4000 của ASTM) trước khi lựa chọn phương pháp thử.

Giới hạn ứng dụng và các yếu tố ảnh hưởng kết quả

Mặc dù dữ liệu từ phương pháp thử kéo là hữu ích cho thiết kế kỹ thuật, nhưng không nên sử dụng các kết quả thử này trong những ứng dụng yêu cầu đánh giá trên thang thời gian dài hoặc môi trường vận hành khác biệt rõ rệt so với điều kiện thử. Nguyên nhân là bởi vì:

• Nhiều loại nhựa có đặc tính phụ thuộc cao vào tốc độ chịu ứng suất và điều kiện môi trường như nhiệt độ hay độ ẩm.
• Những yếu tố như độ rão, hay biến dạng theo thời gian không được thể hiện rõ trong kết quả của phương pháp này.

Trong các tình huống cần kết quả chính xác về hiệu năng thực tế của vật liệu trong suốt vòng đời sử dụng, có thể cần dùng các phương pháp bổ sung khác, như kiểm tra độ bền theo thời gian, hoặc thử tải chậm.

Ví dụ: một loại nhựa sử dụng trong ngành điện tử có thể phải được thử nghiệm thêm với các phương pháp D229 hoặc D651 nếu nó được dùng như vật liệu cách điện.

Modul đàn hồi: Mức độ hữu ích và hạn chế

Một trong những thông số quan trọng thu được từ thử nghiệm độ kéo là modul đàn hồi (Modulus of Elasticity) – phản ánh khả năng biến dạng đàn hồi của vật liệu trước ứng suất. Tuy vậy, việc áp dụng modul này có thể gặp tranh cãi trong một số tình huống:

• Đặc điểm đàn hồi phi tuyến của một số vật liệu nhựa khiến khái niệm “modul đàn hồi” khó định nghĩa chính xác.
• Modul bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như tốc độ ứng suất, nhiệt độ, và tiền sử xử lý mẫu thử.

Thông thường, vùng tuyến tính trong biểu đồ ứng suất-biến dạng ở giai đoạn đầu sẽ được dùng để xác định modul đàn hồi. Tuy nhiên, chỉ số này sẽ không có giá trị đại diện chính xác trong các môi trường điều kiện thay đổi mạnh, hoặc khi vật liệu có thuộc tính phi tuyến rõ rệt.

Áp dụng trong thực tiễn và các quy định liên quan

Việc sử dụng phương pháp thử kéo đòi hỏi người thực hiện phải hiểu rõ giới hạn và mục đích của phép thử. Trước khi áp dụng kết quả cho thiết kế cơ học thực tế, cần:

• Xem xét kỹ các hạn chế được nêu rõ tại Phần 4 và chú giải 2 từ tiêu chuẩn ASTM.
• Xác nhận tính phù hợp của dữ liệu thử kéo với điều kiện vận hành của sản phẩm.

Đồng thời, tuân thủ đầy đủ các nguyên tắc về an toàn lao động và sức khỏe khi thao tác, chuẩn bị mẫu vật liệu và vận hành thiết bị thử.

Kết luận

Phương pháp thử độ kéo là công cụ cần thiết và phổ biến để đánh giá đặc tính cơ học của vật liệu nhựa, đặc biệt hữu ích trong kiểm soát chất lượng, thiết kế kỹ thuật và nghiên cứu phát triển sản phẩm. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng kết quả thử kéo không thể đại diện cho hiệu năng đầy đủ của vật liệu trong mọi điều kiện vận hành.

Các tổ chức, doanh nghiệp và phòng thử nghiệm nên áp dụng phương pháp này đúng mục đích, và tận dụng kết quả như một phần trong bộ dữ liệu tổng thể đánh giá vật liệu. Quan trọng hơn, cần thấu hiểu các yếu tố ảnh hưởng và tránh sử dụng dữ liệu thu được vượt quá ngữ cảnh kỹ thuật cho phép.

Nếu cần tư vấn chuyên sâu hơn về ứng dụng tiêu chuẩn quốc tế ASTM hoặc muốn đăng ký dịch vụ thử nghiệm vật liệu và đào tạo về đánh giá chất lượng kỹ thuật, hãy liên hệ với Viện Nghiên Cứu Phát Triển Chứng Nhận Toàn Cầu (GCDRI) qua:

Hotline: 0904.889.859 (Ms. Hoa)
Email: chungnhantoancau@gmail.com

Chúng tôi cam kết cung cấp giải pháp kỹ thuật tin cậy, cập nhật và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế dành cho doanh nghiệp Việt Nam.